モデル

モデルとは、物体、人物、またはシステムの情報表現です。この用語はもともと16世紀後半の英語で建物の設計図を意味し、フランス語とイタリア語を経て、最終的にはラテン語の「modulus（尺度）」から派生しました。^[1]

モデルは、物理モデル（船舶モデルやファッションモデルなど）と抽象モデル（天気予報を目的として大気の働きを記述する数式など）に分けられます。抽象モデルまたは概念モデルは科学哲学の中心です。^{[2] [3]}

学術研究や応用科学においては、モデルと理論を混同すべきではない。モデルは世界をよりよく理解したり予測したりすることを目的として現実を表現することのみを目指すのに対し、理論は現実を説明することを主張する点でより野心的である。^[4]

名詞としてのモデルは、その本来の意味である「構造設計またはレイアウト」から派生し、特定の分野では特別な意味を持ちます。

• モデル（芸術）、芸術家のためにポーズをとる人物。例：レオナルド・ダ・ヴィンチの絵画「最後の晩餐」で聖書のユダを模した15世紀の犯罪者
• モデル（人）とは、ロールモデルのように、他の人が模倣するテンプレートとなる人物であり、多くの場合、商業製品の宣伝の文脈で用いられる。例：1853年の最初のファッションモデル、マリー・ヴェルネ・ワースは、デザイナーのチャールズ・フレデリック・ワースの妻である。^{[5] [6]}

• モデル（製品）、カタログやショールームに展示されている製品の特定のデザイン（例：フォード モデル T、初期の自動車モデル）
• モデル（生物）他の生物の生物学的現象を理解するために研究される非ヒト種。例えば、壊血病を研究するためにビタミンCを欠乏させたモルモット。人間に対して行うのは不道徳な実験である。
• モデル（擬態）、他の種によって模倣される種
• モデル（論理）は、与えられた公理系（基本的な自明性）を満たす構造（自然数1、2、3、...などの項目の集合、加算や乗算などの数学的演算、などの関係）であり、与えられた理論のステートメントを満たす。 ^[7]${\displaystyle <}$
• モデル（CGI）、特殊なソフトウェアを使用して物体の任意の表面を3次元で数学的に表現したもの
• モデル（MVC）は、ソフトウェアの内部コンポーネントを情報として表現したもので、ユーザーインターフェイスとは区別されます。

物理モデル（通常は単にモデルと呼ばれますが、この文脈では概念モデルと区別されます）は、物体、人、またはシステムを小さくまたは大きく物理的に表現したものです。モデル化される物体は、小さいもの（原子など）または大きいもの（太陽系など）または実物大のもの（同じような体格の潜在的顧客に服を展示する ファッションモデルなど）の場合があります。

モデルとそれが表すオブジェクトの形状は、一方が他方のスケールを変更したものであるという意味で、多くの場合類似しています。ただし、多くの場合、類似性は近似値にすぎず、意図的に歪められていることもあります。歪みは体系的である場合もあります。たとえば、地形をモデル化して地域の山々を強調する 場合、水平方向には固定スケール、垂直方向にはより大きな固定スケールが使用されます。

建築模型は、構造物の内部関係や構造物と環境の外部関係を視覚化することができます。また、おもちゃとしても使用できます。

計測機能付き物理モデルは、工学設計において流体の流れを調査する効果的な方法です。物理モデルは、機器やプロセスの設計を最適化するために、多くの場合、数値流体力学モデルと組み合わせられます。これには、建物、車両、人、または水力構造物の周囲などの外部の流れが含まれます。風洞試験や水洞試験は、これらの設計作業によく使用されます。計測機能付き物理モデルは、ダクトシステム、汚染防止装置、食品加工機械、および混合容器の設計のために、内部の流れを調べることもできます。この場合、詳細な流れ現象を観察するために、透過的な流れモデルが使用されます。これらのモデルは、たとえばフルード数またはレイノルズ数スケーリングを使用して、形状と重要な力の両方に関してスケーリングされます (相似形を参照)。コンピューター以前の時代には、英国経済は、たとえば増税が雇用に与える影響を予測するために、 水力モデルMONIACを使用してモデル化されていました。

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  英国経済の水力モデル - ロンドン科学博物館の MONIAC
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  同じような体型の潜在的購入者にブラジャーをデモンストレーションする女性モデル
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  戦争の場面の模型 —オーストラリア戦争記念館、キャンベラ
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  ヒトのレプトスピラ症の研究のための動物モデルとして使用されるモルモット
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  飛行機のスケールモデルを備えたNASAの風洞

概念モデルはシステムの理論的表現であり、例えば天気予報を目的として大気の働きを記述しようとする数式の集合などである。 ^[8]モデルが表す主題を 理解したりシミュレートしたりするのに役立つ概念から構成される。

抽象モデルまたは概念モデルは科学哲学の中心であり、^{[2] [3]}、ほぼすべての科学理論には、物理​​的または人間的領域の何らかのモデルが効果的に組み入れられている。ある意味では、物理モデルは「常に何らかの概念モデルの具体化であり、概念モデルは物理モデルの青写真として事前に構想され」、物理モデルは構想通りに構築される。^[9]したがって、この用語は概念化または一般化のプロセスの後に形成されるモデルを指す。^{[2] [3]}

• 概念モデル（コンピュータサイエンス）、ソフトウェア開発を支援するための、エンティティとその関係の合意された表現
• 経済モデル、経済プロセスを表す理論的構成
• 言語モデルは、音声認識、言語生成、情報検索に使用される自然言語の確率モデルです。
  • 大規模言語モデルは、生成型人工知能（AI）に使用される人工ニューラルネットワークです（例：ChatGPT）。
• 数学モデル、数学的概念と言語を使用したシステムの記述
  • 統計モデル、通常、1つ以上のランダム変数と他の非ランダム変数の関係を指定する数学モデル。
  • モデル（CGI）、特殊なソフトウェアを使用して物体の任意の表面を3次元で数学的に表現したもの
• 医療モデル、提案された「すべての医師が訓練される一連の手順」
• メンタルモデル、心理学では、外部現実の内部表現
• モデル（論理）は、与えられた公理の集合を満たす有限演算の集合と、その上で定義された関係を伴う集合である。
• モデル (MVC) は、ソフトウェアの情報表現コンポーネントであり、ユーザー インターフェイス (「ビュー」) とは異なり、モデル - ビュー - コントローラ ソフトウェア設計のコンテキストでは、「コントローラ」コンポーネントによってリンクされています。
• モデル法、中央で起草され、複数の独立した立法府で普及され、制定が提案される法律
• 標準モデル（曖昧さ回避）

ハーバート・スタホビアックによれば、モデルは少なくとも3つの特性によって特徴付けられる。^[10]

1. マッピング

モデルは常に何かのモデルです。つまり、自然または人工の、既存または想像上のオリジナルのイメージまたは表現であり、このオリジナル自体がモデルになることもあります。

2. 削減

一般に、モデルには元のモデルを説明するすべての属性が含まれるわけではなく、モデルの作成者またはユーザーに関連すると思われる属性のみが含まれます。

3. 実用主義

モデルはオリジナルと明確に関連しているわけではありません。モデルはオリジナルの代わりとして機能することを目的としています。

a) 特定の主題について（誰のために？）

b) 特定の時間範囲内（いつ？）

c) 特定の概念的または物理的な動作に制限される（何のために？）。

たとえば、市街地図は、都市内の実際の道路のモデル（マッピング）であり、交通標識や道路標示などを省いて道路の経路を示し（縮小）、歩行者や車の運転手が都市内で道を見つける目的で作成されます（実用主義）。

拡張や歪み^{[11] 、}妥当性[ ^12]などの追加の特性も提案されている。アメリカの哲学者マイケル・ワイズバーグは、具体的なモデルと数学的なモデルを区別し、コンピュータシミュレーション（計算モデル）を独自のモデルクラスとして提案している。^[13]

• ウィキメディア・コモンズの物理モデルに関連するメディア

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