В последние десятилетия все крупные сооружения исследовались на моделях. Например, гидроэнергетические объекты (плотины, каналы, гидротурбины для таких станций как Волжская, Волгоградская, Братская, Красноярская ГЭС) исследовались на физических моделях, изображающих в уменьшенном масштабе эти грандиозные сооружения. Большое значение для сооружения электрических систем и дальних электропередач имели исследования их режимов на физических моделях, создаваемых в стадии проектирования и позволяющих проверить теоретические положения, лежащие в основе расчетов, и действие различных регулирующих устройств, аппаратуры, релейной защиты и т. д. При создании и совершенствовании межконтинентальных и космических ракет на физических моделях успешно проводились исследования аэродинамических свойств ракет, влияние ионизации воздуха впереди головной части ракеты и т. д.
Широко распространенные специальные модели, обычно выполняемые в виде сочетания физической и математической модели с натурными приборами, стали применяться для наладки приборов управления и тренировки персонала, управляющего различными сложными объектами. В первом случае эти модели стали называться - испытательными стендами, а во втором - тренажерами. Тренажеры применяются для обучения различного эксплуатационного персонала; особое значение они имеют при подготовке летчиков, космонавтов, подводников в экстремальных ситуациях и просто тренировке. В будущем тренажеры должны найти применение и при подготовке персонала для энергосистем.
Обычно приборы и органы управления в тренажерах сохраняются нормальными, применяемыми в практике. Например, тренажеры для летчиков воспроизводят у обучаемого все физические ощущения, связанные с полетом в любом направлении, подъемом, спуском.
Моделирование очень важно еще и для того, чтобы определить практику. Например, когда первая в мире электропередача 500 кВт только проектировалась - на модели уже была изучена ее работа, первый пассажирский сверхзвуковой самолет еще только создавался, а его будущие пилоты уже проводили тренировки по управлению машиной. “Водить” еще не построенный самолет учились на моделе-стенде. Он являлся копией кабины летчиков со всеми приборами, устройствами управления и связи. Имелся также пульт, с которого инструктор мог задавать условия “полета” и контролировать действия экипажа. Телевизионная аппаратура, магнитофоны, блоки имитации тряски предназначались для создания соответствующей “летной” обстановки. Мозгом модели-стенда являлась вычислительная машина, решавшая дифференциальные уравнения движения самолета.
Моделирование возможно и в военной сфере - это хорошо известные маневры, в которых моделируется применение оружия и взаимодействия с противником. Хотя, как указывается в [12], окончательное принятие решения зависит от “гения” полководца.
В последнее время особое значение приобрело моделирование биологических и физиологических процессов. Так создаются протезы тех или иных органов человека, управляемые биотоками. Разрабатываются установки, моделирующие условия, необходимые для развития живых тканей и организмов.
Некоторые функции человеческого мозга и нервной системы моделируются с помощью специальных моделей (функциональных или, как их иначе называют, кибернетических). Не отражая внутренней структуры объекта, такие модели в определенных условиях воспроизводят его функции. Например, модели сердца и легких, выполняющие некоторые функции этих органов, применяются во время операций.
Большое развитие получает новая наука- бионика, в которой значительную роль играет кибернетическое - функциональное моделирование живых организмов, осуществляемое средствами современной электроники.
2.4. моделирование общественно-исторических процессов.
Ученые, работающие в сфере естествознания, техники, математики, выполняют в своих областях знания такие исследования, которые имеют прямой выход в социальную сферу. Например, исследования влияния промышленного развития и испытаний оружия массового поражения на сейсмичность земных недр, климат и биологию имеет большое социальное значение.
Свидетельством объективно происходящих процессов взаимопроникновения и усиления взаимосвязей между общественными и естественными науками является обмен методами между ними. Естествознание, например, уже давно не может обойтись без исторического метода. В то же время, экспериментальный метод исследования и точные количественные методы (которые раньше были прерогативой только естественнонаучного познания) теперь все шире используются в познании социальном. Прогресс социальных наук в ХХ столетии в немалой степени связан с применением метода социального экспериментирования, формализацией знаний, все расширяющимся использованием моделирования, электронно-вычислительной техники и т. д.
Социальный эксперимент выполняет две функции: исследовательскую и управленческую. Применяется как в науках, исследующих различные социальные сферы (экономика, педагогика, социальная психология и др.,) так и в социальном управлении, где проектируются и внедряются новые и совершенствуются имеющиеся социальные формы.
Социальный эксперимент имеет ограничения:
- невозможность воздействовать на изучаемые объекты (в исторических исследованиях изучаемые процессы, события безвозвратно отошли в прошлое);
- в случае принципиальной доступности экспериментальных воздействий на изучаемый социальный объект, необходимо считаться с возможностью отрицательных последствий;
- трудно создать желаемый вариант экспериментальной ситуации, перевод объекта в новые состояния в ходе социального эксперимента не должен нарушать его функционирования;
- сложно применение экспериментального метода при исследовании социально-политических вопросов, поскольку надолго и полностью “отгородить” какую-либо группу людей от всей совокупности общественных связей, поставив их в особые условия жизни и управления, является довольно затруднительно;
- общественные действия личностей, тем более их чувства, настроения и т. п. трудно поддаются экспериментальному изучению.
Трудности осуществления экспериментов в процессе социального познания требовали соответствующих методологических решений. Они побудили исследователей ко все более широкому использованию модельного экспериментирования, в котором реальные социальные объекты замещают их моделями. Применение моделей позволяет проводить контролируемые эксперименты в ситуациях, - весьма характерных для социального познания, - где экспериментирование на реальных объектах является практически невозможным или по каким-то причинам (экономическим, нравственным и т. д.) нецелесообразным.
Математические методы и модели продемонстрировали свою плодотворность при изучении самых различных социальных явлений - демографических, социально-политических и т. д. Но их применение началось с экономической сферы, затем стала развиваться математическая школа в политэкономия, в конце ХIХ- начале ХХ в.в. получило развитие статистическое направление. Его главной задачей было изучение экономических циклов и прогнозирование хозяйственной конъюнктуры на основе методов математической статистики.
Технология имитационного моделирования сводится к конструированию мысленной модели, имитирующей объекты или процессы по нужным, но не полным показателям. Именно неполнота описания объекта, процесса делает имитационную модель принципиально отличной от математической в традиционном понимании. Это приобретает особую значимость при моделировании социальных процессов, характеризующихся чрезвычайной сложностью как из-за большого числа различных факторов и их взаимосвязей, так и из-за присутствия среди них особых, субъективных факторов.
При помощи имитационного моделирования получены плодотворные результаты в различных областях социального познания (коммерческой деятельности, маркетинге, политике, системе образования, криминалистике и т. д.).
Огромный объем информации, характеризующий объекты социального познания, трудности учета большого числа факторов, логических взаимосвязей и количественных соотношений между ними делают непосильным для человека-исследователя оперирование мысленными моделями социальных процессов. Отсюда возникает необходимость привлечения для моделирования социальных процессов информационных возможностей современной электронно - вычислительной техники.
Так возникло важное направление в научном познании, основанное, с одной стороны, на использовании принципиально новых математических моделей, а с другой - на применении ЭВМ для экспериментирования с этими моделями.
Развитие ЭВМ и методологии системного анализа обеспечивает возможности для изучения все более широкомасштабных социальных процессов. Возникает так называемое глобальное моделирование и на его основе - прогнозирование мировых социальных явлений.
Основоположником и “идейным отцом” такого рода исследований считается Дж. Форрестор. В своей работе “Мировая динамика” (1971 г.) он сделал успешную попытку использовать математические методы и компьютерную технику для создания варианта модели экономического развития общества с учетом двух важнейших факторов - численности населения и загрязнения окружающей среды.
В 80-х годах появляются оригинальные работы в области глобального моделирования в Советском Союзе. Группой ученых под руководством Н.Н.Моисеева, была сделана попытка проанализировать математическими методами структуру международной конфликтной ситуации.