Herramientas que complementan la ciencia : Modelos

Apreciando el dimenso numero de conocimientos obtenidos sobre la naturaleza, la ciencia tuvo que hacer uso de ciertas herramientas para poder expresar y a su vez analizar dichos conocimientos; ya sea desde un nivel dimensional  al tridimensional de diversas formas y utilizando diversos materiales con lo cual se pudo fortalecer la comprensión de un fenómeno u objeto que se analiza al observarlo de acuerdo a los conocimientos previos que se han obtenido.

Entre estas herramientas que utilizan la ciencia encontramos lo que se define como modelos y que son representaciones esquemáticas y simplificadas de la realidad. Estos se dividen en dos grupos los cuales representan a su vez diversos  puntos de vista que conforman un panorama general de un fenómeno aunado a los conocimientos y son:

•  Modelos Icónicos: son representan imágenes u objetos en estos modelos podemos encontrar las maquetas, los mapas, los diagramas  entre otros.
• Modelos Conceptuales: son representaciones por formulas matemáticas. o símbolos.

Cualquier modelo tiene que tener las siguientes características:

1. Son representaciones
2. Son instrumentos
3. Pueden ser icónicos y conceptuales
4. Son diferentes de la realidad o parecidos
5. Se construyen a lo largo del tiempo

Cuando una comunidad científica acepta un modelo este recibe el nombre de modelo científico

Se denomina modelo científico a una representación abstracta, conceptual, gráfica o visual; física, matemática, de fenómenos, sistemas o procesos a fin de analizar, describir, explicar, simular - en general, explorar, controlar y predecir- esos fenómenos o procesos. Un modelo permite determinar un resultado final u output a partir de unos datos de entrada o inputs. Se considera que la creación de un modelo es una parte esencial de toda actividad científica.

Partes generales de un modelo

En términos generales se puede decir que un modelo consta de:

1. Reglas de representación del input y el output. Las reglas de representación permiten construir partiendo de una realidad física definir un conjunto de datos de entrada o input, a partir de los cuales el modelo proporcionará un output o resultado final, que también será una interpretación del efecto de las condiciones iniciales elegidas sobre la realidad física.
2. Estructura interna que dependerá del tipo de modelo. Esta estructura interna permite definir una correspondencia entre el input y el output. Un modelo es determinista si al mismo input le corresponde el mismo output y no determinista si al mismo input pueden corresponderle diferentes outputs.

Naturalmente tanto las reglas de representación como el funcionamiento o lógica interna del modelo sólo tendrán sentido en un determinado ámbito científico. En situaciones ajenas al ámbito del modelo puede no existir una representación adecuada de los datos o los resultados no ser interpretables en términos reales, o puede ser que la estructura interna no sea adecuada o válida para ese tipo de situación fuera del ámbito normal del modelo.

Representación del modelo científico

La representación puede ser de la siguiente manera:

• De tipo conceptual, por una descripción cualitativa bien organizada que permite la medición de sus factores.
• De tipo matemático, se refiere a una representación numérica por aspectos lógicos y estructurados con aspectos de la ciencia matemática. En este tipo de modelos la representación puede venir dada no sólo en término de números, sino también letras, símbolos o entidades matemáticas más complejas. Por ejemplo si se refiere a un modelo gráfico de matemáticas, se observan imágenes y gráficas matemáticas, que representan a un modelo numérico y de ecuaciones, los cuales son expresiones visuales basadas en aspectos cuantificables y de la ciencia matemática.
• De tipo físico, cuando una determinada realidad física se reproduce en un sistema simplificado, un modelo a escala o un prototipo que guarda cierta relación con la realidad que pretende ser modelizada. Estos modelos se basarían en aspectos de la ciencia física, de aquellos movimientos de los cuerpos, y que además es cuantificable. Estos modelos generalmente representan el fenómeno estudiado utilizando las mismas relaciones físicas del prototipo pero reduciendo su escala para hacerlo manejable.

Tipos de modelos científicos

Generalmente, los modelos se clasifican por su estructura interna más que por los detalles formales del input, el output o la forma de representación. Sobre esa base de estructura interna los modelos se clasifican en:

Modelos físicos: Es una representación o copia -generalmente a escala, ya sea mayor o menor- de algún objeto de interés y que permite su examen en diferentes circunstancias. La escala no es necesariamente la misma en todos los ejes (por ejemplo, en modelados topográficos a veces se utilizan diferentes escalas verticales y horizontales).

Modelos matemáticos: Busca representar fenómenos o relaciones entre ellos a través de una formulación matemática. Una clasificación de estos modelos los ordena como:

·         Modelos deterministas: aquellos en los cuales se asume que tanto los datos empleados como el o los fenómeno(s) mismo(s) son completamente conocidos, por lo menos en principio, y que las fórmulas empleadas son lo suficientemente exactas como para determinar precisamente el resultado, dentro de los límites determinados por la observación.

·         Modelos estocásticos o probabilísticos, en el cual no se asume lo anterior, lo que implica que el resultado es una probabilidad. Existe por tanto incertidumbre.

·         Modelos numéricos: en los que la realidad física y las condiciones iniciales se representan mediante un conjunto de números, a partir de ellos se calculan u obtienen por algunos medios otros resultados numéricos que reflejan cierto efecto de las condiciones iniciales. Estos modelos permiten “experimentar” a través de simulaciones en un computador u ordenador de modelos matemáticos o lógicos.

Modelos gráficos: Son la representación de datos, generalmente numéricos, mediante recursos gráficos (tales como líneas, vectores, superficies o símbolos), para que la relaciones que los diferentes elementos o factores guardan entre sí se manifiesten visualmente.

Modelos analógicos: Se basan en las analogías que se observan desde el punto de vista del comportamiento de sistemas físicos diferentes que, sin embargo, están regidos por formulaciones matemáticas idénticas.

Modelos Conceptuales. Que pueden entenderse como un mapa de conceptos y sus relaciones, incluyendo suposiciones acerca de la naturaleza tanto de los fenómenos que esos conceptos representan como sus relaciones. Estos modelos implican un alto nivel de abstracción, concentrándose en aspectos de categorías semánticas o conceptuales que son considerados fundamentales para la comprensión de lo representado.

Modelo de Bohr; ejemplo de modelo cientifico.