modelo

Modelo FEM para análise de tensão de um pistão alternativo

Um modelo é uma representação simplificada da realidade. A imagem pode ser na forma de objetos concretos (modelo de ferrovia, simulação em computador, etc.) ou pode ser apresentada de forma puramente abstrata (teorias; equações). De acordo com Herbert Stachowiak , um modelo tem pelo menos três características:

1ª ilustração
Um modelo sempre representa outra coisa - ou seja, um original natural ou artificial, que assim retrata ou representa. A partir de modelos, por sua vez, podem ser feitos modelos em que o z original. B. é representado uma etapa ainda mais simplificada. Um exemplo de aumento parcial da complexidade é uma seção ampliada de um desenho técnico .
2. Shortening
Um modelo não inclui todos os atributos do original, mas apenas aqueles que parecem relevantes para o criador do modelo ou usuário do modelo.
3. Pragmatismo
Os modelos não são claramente atribuídos aos seus originais. Eles cumprem sua função substituta
a) para determinados assuntos (para quem?)
b) dentro de certos intervalos de tempo (quando?)
c) limitado a certas operações mentais ou reais (por quê?) .

Além disso, outros recursos são ocasionalmente discutidos, como extensão e distorção, bem como validade . O filósofo da ciência americano Michael Weisberg diferencia entre modelos concretos e matemáticos no nível superior e também configura simulações de computador (modelos computacionais) como uma classe separada de modelos.

Origem da palavra

A palavra modelo teve origem na Itália renascentista como o italiano modello , derivado do latim modulus , uma referência na arquitetura, e foi usado como um termo técnico nas artes visuais até o século XVIII. Por volta de 1800, em alemão , modelo substituiu a palavra mais antiga modelo (padrão, forma, por exemplo, forma de bolo ), emprestada diretamente do módulo latino (medida (punhalada) ), que ainda vive no verbo ummodeln e em algumas línguas técnicas e dialetos .

Modelagem

A modelagem abstraída pela criação de um modelo de realidade, porque geralmente é muito complexo para mapear completamente. Esta completude não tem a intenção de todos, mas apenas os fatores de influência essenciais que são significativos para o processo real e no contexto do modelo devem ser identificados e apresentados.

Uma distinção é feita entre modelagem estrutural e pragmática.

  • Com a modelagem estrutural, a estrutura interna do sistema é conhecida, mas é deliberadamente abstraída, modificada e reduzida. Fala-se aqui de um 'modelo de caixa branca'.
  • No caso da modelagem pragmática, a estrutura interna do sistema é desconhecida, apenas o comportamento ou a interação do sistema podem ser observados e modelados. O fundo geralmente não pode ser compreendido ou apenas parcialmente compreendido - isso é conhecido como um 'modelo de caixa preta' .
  • Além disso, existem formas mistas nas quais partes do sistema são conhecidas e outras não. Nem todas as interações e interações entre subcomponentes podem ser rastreadas - isso é conhecido como 'modelo de caixa cinza'. Essa forma híbrida é a mais comum porque, devido a considerações de custo-benefício, geralmente é suficiente mapear o sistema dessa forma.

Processos de modelagem:

Processo de modelagem

Os seguintes processos podem ser diferenciados ao criar modelos:

Demarcação
Ignorando objetos irrelevantes
redução
Omissão de detalhes do objeto
Decomposição
Discriminação, repartição em segmentos individuais
Agregação
União, fusão de segmentos em um todo
abstração
Conceito ou formação de classe

Complexidade e qualidade de um modelo

Um objetivo de um modelador é geralmente reduzir a complexidade do modelo em comparação com a realidade. Uma falácia comum é, portanto, igualar um modelo à realidade. Na verdade, apenas o contexto do modelo pode ser determinado e otimizado. Isso determina o propósito do modelo. O modelo também pode ser variado em termos de complexidade. Em princípio, o modelo sempre fica atrás da realidade em todas as suas características, exceto na inteligibilidade.

Modelos em diferentes categorias

Cada disciplina científica tem seu próprio modelo de sistemática. Estas mudam com o desenvolvimento contínuo na respectiva categoria e seguem novos pontos focais com ramificações de tal sistema. A matematização de ramos individuais da ciência, como administração de empresas ( métodos de previsão ), economia ( métodos de simulação ) ou biologia ( engenharia genética ), abriu mundos completamente novos de modelos.

Modelos matemáticos em ciências

Modelos matemáticos são modelos descritos em fórmulas matemáticas. Eles tentam apreender os parâmetros essenciais dos fenômenos principalmente naturais. Um modelo pode ser calculado e testado cientificamente por meio da descrição formal.

Calculabilidade aqui significa tanto a investigação analítica quanto a aproximação usando métodos numéricos. Via de regra, os chamados modelos físicos também são modelos matemáticos, mas se baseiam em leis físicas.

Um modelo válido pode ser usado para prever o comportamento futuro.

Aplicações bem conhecidas de modelos matemáticos são, por exemplo, previsões de mudanças climáticas, o tempo ou a estática de um edifício.

Funções empíricas são freqüentemente usadas em modelos matemáticos .

Matemática e lógica

A teoria do modelo de lógica matemática não trata de mapear a realidade na matemática. Aqui se entende por um modelo de um sistema de axiomas um conjunto fornecido com certas estruturas a que os axiomas de aplicar o sistema. A existência de um modelo prova que os axiomas não se contradizem; Se houver modelos com uma determinada propriedade, bem como modelos que não possuem essa propriedade, então a independência lógica da propriedade dos axiomas é comprovada.

Na lógica , o modelo de uma fórmula F é uma avaliação que atribui o valor verdade <verdadeiro> a F. Também é dito que esta classificação satisfaz a fórmula. O modelo de uma frase (fórmula) é, portanto, uma interpretação que satisfaz a frase (fórmula).

Correspondentemente, o modelo de um conjunto de fórmulas bem formadas é a interpretação atribuindo valores semânticos às expressões simples contidas nas fórmulas, de modo que todas as fórmulas recebam o valor verdade <verdadeiro> , ou seja, uma atribuição que verifica o conjunto relevante . Mais abstratamente, pode-se formular que se “Σ [é] um conjunto de sentenças L; uma estrutura L que torna todas as sentenças em Σ verdadeiras, [...] um modelo de Σ [é chamado]. "

O modelo de um sistema de axioma é uma área de assunto e uma interpretação dos conceitos básicos indefinidos nos quais um sistema de axioma é verdadeiro, ou nas palavras de Carnap :

“Sob um modelo (mais precisamente, um modelo lógico ou matemático) para os sinais básicos axiomáticos de um determinado AS (sistema de axiomas) em relação a uma dada área individual D entende-se uma avaliação para esses sinais de tal forma que ambos os área D, bem como a avaliação sem usar constantes descritivas é especificada. "

Em outras palavras, o Dicionário Histórico de Filosofia diz: "Na lógica, um modelo é um sistema de domínios e conceitos, na medida em que cumpre os axiomas de uma teoria adequadamente formulada."

Na lógica modal , um modelo consiste em três componentes:

  1. uma classe de mundos possíveis;
  2. uma função de atribuição que atribui um valor de verdade a cada par de uma declaração atômica e um mundo possível;
  3. uma relação de acessibilidade entre mundos possíveis.

A teoria do modelo da lógica também é usada na semântica teórica do modelo .

Filosofia da ciência

Na metodologia e na filosofia da ciência , é feita uma distinção entre modelos que servem para explicar fatos ou objetos conhecidos e aqueles que são baseados em uma suposição hipotética ( hipótese ) e nos quais o contexto de descoberta ao testar teorias está em primeiro plano. Modelos explicativos são frequentemente modelos em escala que têm uma relação real em escala com a realidade (carros de brinquedo). Por outro lado, existem modelos de analogia que (deveriam) gerar a semelhança estrutural ( homomorfismo ) da realidade retratada, como o modelo planetário de átomos. Freqüentemente, modelos abstratos ou fictícios são formados para teorias. Outra distinção é se os modelos são descritivos (descritivos) ou se o modelo define uma situação (prescritivos).

O modelo é de grande importância no processo de conhecimento científico . Sob certas condições e propósitos, os modelos têm uma importante função de conhecimento na investigação de objetos e processos reais em diferentes áreas da realidade e no desenvolvimento de teorias científicas. Então, eles servem, entre outras coisas. para simplificar (idealizar) questões complexas ou torná-las acessíveis ao nosso ponto de vista.

Os modelos ficcionais são um meio de conhecimento mais profundo e abrangente da realidade. Criados no processo de abstração com métodos de idealização ou construção, eles ajudam a desvendar propriedades, relações e contextos, para tornar certos imóveis compreensíveis e praticamente controláveis. Eles são formados principalmente para serem capazes de aplicar os meios de análise teórica, especialmente matemática, a objetos reais.

Exemplos: gás ideal , corpo absolutamente negro , ponto de massa , mercado perfeito e outros. (veja o objeto ideal )

A possibilidade e justificativa epistemológica e lógica da admissibilidade dos modelos é apenas um aspecto. Em última análise, o essencial é a justificativa da admissibilidade da ficção pela prática real, ou seja, a prova prática de que a teoria construída com o auxílio do modelo pode ser efetivamente aplicada a objetos reais.

Uma discussão separada é mantida na filosofia da ciência sobre se os modelos como representações retratam a realidade ( realismo ) ou se são apenas construções teóricas ( construtivismo ).

Estudos sociais e culturais

Nas ciências sociais , o conceito de modelo tem sido usado de várias maneiras, não apenas desde Niklas Luhmann . Por exemplo, uma construção teórica para análise e planejamento de aulas é chamada de " modelo didático ". Este uso linguístico é baseado na analogia do modelo de que as etapas metódicas de formulação, teste e validação seguem umas às outras no desenvolvimento de instruções para a ação.

Para o antropólogo Edward T. Hall , uma cultura compreende uma série de modelos específicos de situação do comportamento e pensamento de seus membros. Esses modelos, por sua vez, podem ser descritos de uma forma altamente abstrata por etnólogos e antropólogos (por exemplo, na forma de um modelo de relacionamento ). Mas mesmo esses modelos de pensamento podem definitivamente implicar efeitos reais (teoricidade) .

Max Weber falou do tipo ideal na pesquisa em ciências sociais e não queria dizer nada mais do que um modelo abstrato e idealizado da realidade. Um tipo ideal pode descrever estruturas sociais ( democracia ou cidade medieval ) e desenvolvimentos temporais ( revoluções ou modelos de ciclo de negócios ).

Em economia , os modelos são usados ​​para descrever e investigar estruturas e processos econômicos. As premissas mais importantes para modelos em economia incluem o mercado perfeito e o homo oeconomicus . Os modelos podem ser classificados de acordo com os seguintes critérios, entre outros:

  • o propósito (descrição, explicação, previsão, modelos de decisão ou simulação)
  • o grau de abstração (modelos determinísticos ou estocásticos)
  • modelos estáticos e dinâmicos (com consideração de tempo discreto ou contínuo)
  • Modelos parciais e totais (modulação de sistemas reais em partes ou na sua totalidade)
  • Modelos estacionários e modelos de crescimento: embora essa distinção seja semelhante à anterior, ela se relaciona aos modelos da teoria dos ciclos econômicos. Em contraste com os modelos de crescimento, os modelos estacionários não têm altos ou baixos
  • Modelos microeconômicos e macroeconômicos: os primeiros são frequentemente usados ​​para fundamentar declarações macroeconômicas

psicologia

Em psicologia , distinguem-se diferentes "modelos do ser humano". Esses são paradigmas que diferem em seus pressupostos básicos e metodologia.

O conceito de modelo continua a desempenhar um papel central na teoria da aprendizagem ; a psicologia educacional concentra-se nesta forma de aprendizagem (ver aprendizagem , aprendizagem observacional, aprendizagem modelo, aprendizagem por imitação, aprendizagem no modelo). A teoria do modelo de aprendizagem ou aprendizagem do modelo explica como o comportamento ocorre, nomeadamente imitando o comportamento que uma pessoa (o modelo) realizou. Ele reproduz z. B. um papel, que relação o imitador tem com o modelo (pais, professores, educadores etc.) ou com que sucesso um modelo pode moldar seu comportamento (em situações sociais) ou que posição social um modelo mostra. Pode-se presumir que cadeias de comportamento especialmente complexas no ambiente social surgem quando se aprende a imitar.

Basicamente, a pesquisa de aprendizagem descobriu:

  • Se o aluno e a modelo têm um bom relacionamento, os comportamentos são mais facilmente adotados. A conexão desempenha um papel de destaque nos processos educacionais .
  • Se o próprio modelo é bem-sucedido em várias situações sociais, seu comportamento é mais facilmente adotado pelos alunos.
  • Modelos com maior prestígio social são geralmente mais eficazes em termos de adoção de comportamento.
  • O comportamento adotado que é bem-sucedido em seu ambiente social tem maior probabilidade de ser retido pelo aluno (ver também aprendizagem : condicionamento operante; aprendizagem por reforço).
  • O comportamento observado e imitado de grande importância (para o imitador) é mais provável de ser retido do que o comportamento de menor importância.
  • Pessoas inseguras e medrosas estão mais dispostas a adotar comportamentos de modelos.

Teoria de campo : O psicólogo Kurt Lewin (1890–1947) foi um grande mestre na concepção de modelos para questões complexas em psicologia ( teoria de campo nas ciências sociais , Bern 1963), por exemplo, no trabalho psicológico motivacional.

pedagogia

Na pedagogia, a questão do modelo é antes de tudo a questão de como o educador se vê. (Na linguagem do dia-a-dia, usa-se a palavra modelo.) O educador atuante tem que enfrentar a questão de saber se ele percebe em seu comportamento exatamente o que está preparado para exigir teórica e praticamente em situações educacionais apropriadas para o ótimo, a fim de servir como um modelo (modelo de função) para funcionar. Se ele não quiser ou não puder fazer isso, geralmente se entende que ele não tem credibilidade. Um educador responsável pela criança / adolescente z. B. exige confiança, mas é mesquinho cumprir normas que ele mesmo tenha formulado, produz uma contradição entre suas demandas e o comportamento concreto. Como modelo, ele seria profundamente indigno de confiança.

Os pais que apresentam muitas contradições deste tipo não podem ter sucesso no seu trabalho, pois conduzem inevitavelmente a conflitos com as crianças e jovens, os quais, aliás, têm dificuldade em explicar ou justificar. Ser um modelo confiável requer muita autocrítica e reflexão sobre o que você faz.

O modelo credível é formado pelo educador, que não só representa verbalmente os seus valores, ideias educacionais e ensinamentos, mas os vive de forma visível para todos - inicialmente independentemente da ideologia pedagógica que representa. Como não se pode presumir que um educador pode trabalhar totalmente sem culpa ou culpa, seria necessário exigir um educador, nesse sentido, que reduzisse suas contradições internas a um nível aceitável para poder se tornar um modelo confiável. Um educador profissional só pode ser aquele que está pronto e capaz de refletir sobre suas contradições.

Um modelo ( modelo ) de proporções históricas, por exemplo, foi Janusz Korczak , que foi para a câmara de gás com as crianças de seu orfanato no gueto de Varsóvia, embora os nazistas o tenham oferecido para não acompanhar os órfãos. Mas ele decidiu não deixar as crianças sozinhas em sua última caminhada.

Ciência da Computação

Na ciência da computação , os modelos são usados ​​por um lado para representar uma seção da realidade a fim de resolver uma tarefa com a ajuda do processamento de informações. Esses modelos são chamados de modelos de domínio . Isso inclui B. Modelos de software a serem criados, tanto para sua arquitetura (modelo de arquitetura) e seu código (na forma de, por exemplo, diagramas de fluxograma de programa ) e modelos de dados para a descrição das estruturas de dados a serem processados ​​a partir de um operacional / ponto de vista técnico ou do ponto de vista de armazenamento de dados técnicos. Por outro lado, os modelos podem servir de gabarito para a concepção de um sistema de informação, falamos então de sistemas modelo . Isso inclui, em particular, modelos de referência que geralmente podem ser usados ​​como amostras de design. Modelos de referência são usados, por exemplo, para a concepção de arquiteturas de computador específicas , protocolos de rede , sistemas de aplicação , sistemas de gerenciamento de dados e portais .

Além desses modelos, que são especificados tanto em hardware e software quanto em bancos de dados, existem também modelos de planejamento, controle e organização. Os objetos típicos a serem modelados aqui são a estrutura de fluxo de trabalho de um processo de negócios , mapeada em um modelo de processo de negócios , e a estrutura de uma organização operacional, mapeada em um organograma . ( Lit .: Broy)

Em informática de negócios , os modelos servem principalmente para descrever sistemas reais e sociotécnicos, ver modelo (informática de negócios) . Ao modelar sistemas homem-máquina - um domínio da informática de negócios - tanto o componente técnico quanto o humano devem ser modelados. Diferentes modelos estão disponíveis para humanos, que simulam diferentes aspectos do comportamento e habilidades humanas e que são selecionados de acordo com o objetivo da investigação. Os modelos motoristas ou modelos piloto modelam as pessoas em uma situação de trabalho muito específica, modelos humanos controladores em sua capacidade geral de regular uma variável. A adaptabilidade dos humanos a tarefas exigentes cognitivamente diferentes é simulada no modelo de três níveis de acordo com Rasmussen. Um dos objetos de pesquisa é o uso de arquiteturas cognitivas como ACT-R / PM ou SOAR na modelagem e simulação orientada a aplicações (MoSi) de interfaces homem-máquina .

Usos especiais de palavras

  • Um modelo computacional é um modelo matemático que, devido à sua complexidade e / ou ao grande número de graus de liberdade, só pode ser avaliado por um computador.
  • Em computação gráfica e campos relacionados, modelos 3D de corpos são criados com a ajuda de modelagem geométrica .
  • Um modelo digital de terreno (DGM) ou modelo digital de elevação (DHM) é um modelo digital numérico das alturas e formas do terreno. Em contraste com o modelo de superfície digital (DOM), um DTM ou DEM não representa nenhum objeto na superfície da terra (por exemplo, árvores ou casas).

Ciências naturais: química e física

Em química , os modelos são usados ​​em particular para ilustrar as menores partículas, como átomos e moléculas , e para explicar e interpretar reações químicas , que muitas vezes também são simuladas . Os experimentos de modelo geralmente representam a função de processos técnicos.

Na física , como na química, os modelos desempenham um papel importante na ilustração e compreensão de átomos e partículas elementares . Teorias e modelos físicos estão intimamente ligados e determinam o pensamento em modelos para obter conhecimento e compreender relacionamentos e estruturas. Exemplos de teorias são a teoria atômica , a teoria cinética dos gases , a teoria das ondas da luz e a teoria da relatividade . A modelagem também inclui a matematização das leis físicas. Na área didática , os modelos são frequentemente utilizados no sentido de analogias entre a área do objeto a ser examinada e áreas já exploradas. Além disso, os modelos de demonstração são usados ​​como imagens simplificadas (por exemplo, o modelo do planeta ). Além de ilustrar relações físicas, as simulações servem para verificar hipóteses . Os experimentos costumam ter caráter de modelo, não apenas nas aulas de física , pois simplificam a realidade complexa e se restringem ao essencial na derivação indutiva de regularidades. Os modelos de função, por exemplo, têm um significado para esclarecer a função de máquinas simples .

Abordagens especiais

Platonismo modelo

O termo foi cunhado por Hans Albert . Ele marca criticamente o desvio do estilo neoclássico de pensamento em economia da metodologia das ciências sociais empíricas. A lei da demanda , a teoria da quantidade e a teoria do crescimento servem como exemplos .

Embora a teoria neoclássica, com suas considerações de modelo, seja obviamente direcionada ao comportamento econômico das pessoas, a causação social do comportamento humano, conforme é considerada de diferentes maneiras nas ciências sociais empíricas, é amplamente eliminada. Alguns teóricos até negam a intenção de fornecer explicações causais e se contentam com declarações que não têm nada mais do que uma referência à realidade (ou seja, mencionam coisas reais) em vez de declarações que têm conteúdo informativo porque podem falhar em dados empíricos. Esta abordagem está ligada à tendência de conceber os enunciados de forma que sejam verdadeiros devido à sua estrutura lógica. Isso é alcançado por meio de formulações tautológicas ou da aplicação de estratégias convencionalistas (estratégia de imunização ), incluindo, por exemplo, o uso de uma cláusula ceteris paribus explícita ou implícita . Esse estilo metódico de pensar em modelos, consciente ou inconscientemente isolados de qualquer verificabilidade empírica, equivale a uma nova forma de platonismo , que nem sempre é esquecida por seus seguidores em suas consequências práticas para a aplicabilidade dos resultados analíticos . Platão estava convencido de que a realidade é conhecida por meio do pensamento puramente lógico; em vez de observar as estrelas, devemos sondar suas leis de movimento por meio do pensamento.

Naquela época, a disputa escolar entre o realismo conceitual ( essencialismo ) e o platonismo modelo dominava a economia alemã . Albert considera essa posição de destaque errada por razões metodológicas; Em vez disso, ele defende a economia, entendida como uma ciência social empírica. Nesse sentido, ele também fala de sociologia de mercado ou uma “sociologia das relações comerciais”.

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Links da web

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    "Um modelo U para uma linguagem MAL é uma estrutura (K, i, R, V) composta por quatro componentes:
    (i) K é uma classe não vazia ou conjunto de objetos,
    (ii) i é um dos objetos em K: i é um elemento de K,
    (iii) R é uma relação de dois dígitos em K: R é um subconjunto em K × K,
    (iv) V é um mapeamento que atribui um valor verdade a cada proposição atômica de MAL em relação ao objeto de K; V: At × K → (W, F) (nesta notação, o termo 'At' representa a classe de declarações atômicas (letras expressivas) de MAL). "
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