科学计算机模拟（二）
鉴于确认理论是科学哲学的传统主题之一，似乎显而易见的是，后者将有资源开始接近这些问题。 然而，韦斯伯格（1999）认为，当涉及到与知识声明的全权相关的主题时，科学哲学传统上涉及理论的理由，而不是其申请。 另一方面，大多数模拟到它利用该理论的程度，往往会利用既定理论。 换句话说，EOCS很少是关于测试可能进入模拟的基本理论，并且大多数情况下，最常见的是建立那些理论应用的应用结果的假设的可信度。
4.1 EOC的新功能
Winsberg（2001）认为，与传统确认理论中的中心阶段的认识论问题不同，足够的EoC必须达到三种条件。 特别是必须考虑到计算机模拟所产生的知识是下调，杂色和自主的推论的结果。
向下。 EoCs必须反映这一事实，即在大量案件中，接受的科学理论是建造计算机仿真模型的起点，并在仿真结果的推论的理由中发挥重要作用，以得出关于现实世界目标系统的结论。 “向下”一词意味着与传统感兴趣的哲学家不同，这与传统感兴趣的哲学家不同，这将从观察实例转向理论，这里我们具有从高理论绘制（部分）的推论，降低到现象的特定特征。
杂色。 EoCs必须考虑到模拟结果通常不仅仅取决于理论，而且还取决于许多其他模型成分和资源，包括参数化（上面讨论），数值解决方法，数学技巧，近似度和理想化，彻底的小说，广告Hoc假设，功能库，编译器和计算机硬件，也许最重要的是，血液，汗水和泪水的多重试验和错误。
自治。 EoC必须考虑到模拟所产生的知识的自主权，因为模拟产生的知识不能完全通过与观察结果进行制裁。 仿真通常用于研究数据稀疏的现象。 在这些情况下，模拟是为了将实验和观察替换为世界数据来源，因为相关的实验或观察失控，原则，实用或道德原因。
帕克（2013）取得了的点的实用性这些条件是某种程度上受到损害的事实，即它是过于集中在模拟中的物理科学和其他学科那里仿真是理论驱动和方程为基础的。 这似乎是正确的。 在社会和行为科学中，以及基于代理的模拟（见2.2）的其他学科更规范，并且在没有建立和定量理论的情况下建立了模型，EoC可能应该以其他术语表征。
例如，使用基于代理的模拟的一些社会科学家追求一种方法，其中通过在模拟中产生类似的寻找现象（Epstein和Axtell 1996;）来解释或考虑到的方法中的一种社会现象（例如观察到的图案）的方法。爱普斯坦1999）。 但这提出了自己种类的认识论问题。 究竟已经完成了什么，当观察到的社会现象被基于代理的模拟或多或少地复制了什么样的社会现象时，获得了什么样的知识？ 这是否是对现象的解释？ 可能的解释？ （参见例如GÜNE-yanoff 2007）。 Giuseppe Primiero（2019）辩称，基于代理和多代理系统的仿真，有一系列“人为科学”的整个域，它需要自己的认识论 - 通过与现有的现实世界系统比较无法定义验证的识别，但必须定义VIS VIS。
它也是公平说，如帕克不（2013），即条件上述支付不足注意到各种和不同的目的哪一个模拟使用（如讨论2.4）。 如果我们使用模拟来对目标系统的未来行为进行详细的定量预测，则这种推断的认识论可能需要比涉及的推论所涉及的标准更严格，当时的推论是一整类系统的一般的，定性行为。 实际上，它也很公平地说，可以在分类计算机模拟的种类和限制在其认识论结构上的限制方面进行更多的工作。
Frigg和Reiss（2009）认为，这三种条件都不是计算机模拟。 他们认为普通的“纸和铅笔”建模包含这些功能。 事实上，他们认为计算机模拟可能无法提高新的认识论问题，因为认识论问题可以干净地分为模拟潜在模拟的适当性问题，这是一个与所产生的认识论问题相同的问题在普通建模中，并对模拟提供的模型方程的正确性问题，这是一个数学问题，而不是与科学认识论相关的。 在第一点，Winsberg（2009b）回答说，它是所有三个特征的同时汇合是模拟的新功能。 我们将在第4.3节返回第二点
4.2 EOCs和实验的认识学
EOCS上的一些工作已经开发了计算机模拟之间的类比，以便在实验的认识学中汲取最近的工作，特别是艾伦富兰克林的工作; 查看物理学实验的条目。
在他对实验认识学的工作中，富兰克林（1986年，1989年）确定了一些实验者用于增加其结果的合理信心的许多策略。 weissart（1997）和帕克（2008a）认为用于各种形式的比喻之间这些战略和一个数字的战略提供给simulationists制裁他们的结果。 最详细的分析这些关系是被发现在帕克2008a，在那里她也使用这些类比以突出显示的弱点在当前的方法来模拟模型评价。
Winsberg（2003）还利用Ian Hacking的（1983,1988,1992）关于实验哲学的工作。 黑客攻击关于实验的中央见解是在他的口号中捕获的，实验有自己的生活'（1992：306）。 黑客攻击用这个口号传达两件事。 第一个是对来自Kuhn的不稳定图片的反应。 黑客（1992）表明，即使在科学的其他部分的巨大变化，实验结果也能保持稳定。 第二，相关，他打算传达的一点是“实验是有机的，发展，变革，但保持一定的长期发展，使我们谈论重复和复制实验”（1992：307）。 一些微笑主义者用来构建模型的技术得到了与黑客称为仪器和实验程序和方法的相同方式凭证的信赖 凭证在延长的一段时间内发展，并变得深刻的传统束缚。 在黑客的语言中，模拟员使用“自我辩护”的技术和假设的技术和假设。 也许更好的表达是他们携带自己的凭据。 这提供了对4.1中提出的问题的回应，了解仿真如何具有可行的认识论，尽管其推论的杂种和自主性质。
绘图灵感来自另一个哲学家的实验（梅奥1996），·帕克（2008b）表明一个补救措施在一定的不足之处在当前的方法来模拟模型评价。 在这项工作，帕克表明，梅奥的错误统计方法理解传统的实验，这使得使用的概念的一个“严重的测试”-could揭示的认识论的模拟。 从错误统计的角度来看模拟认识学的核心问题变得了'什么是我们认为计算机模拟的是什么，以对自然界的一些假说进行严重测试？ 也就是说，什么是我们的结论认为，如果感兴趣的假设是假的（2008b，380）的假设 帕克认为，太多的是什么通过模拟模型的评测缺乏严谨和结构，因为它：
包括模拟输出和观测数据的一点比较比较，几乎没有明确的论证，关于什么，如果有的话，这些比较表明模型的能力为提供特定的科学假设提供了证据。 （2008b，381）
明确地绘制梅奥（1996）工作，她认为模拟的认识论应该做的是，这是一个可以出现的“规范错误”的叙述，以及探索其存在的策略。
4.3验证和验证
模拟的从业者，特别是在工程背景下，在武器测试和气候科学中，倾向于在验证和验证方面概念化EOC。 据说验证是确定模拟输出是否近似于原始模型的微分方程的真实解。 另一方面，验证据说是确定所选择的模型是否是实际系统的良好代表的过程，以实现模拟的目的。 从工程师和科学家验证和验证的文献是巨大的，它开始得到哲学家的一些关注。
验证可分为解决方案验证和代码验证。 前者验证预期算法的输出近似于原始模型的微分方程的真实解。 后者验证了代码，如图所示，执行预期的算法。 科学哲学家大多忽略了代码验证; 可能是因为它被视为更像计算机科学的问题，而不是在经验科学中 - 也许是一个错误。 部分解决方案验证包括将计算的输出与分析解决方案进行比较（所谓的“基准解决方案”）。 虽然这种方法当然可以帮助案例进行计算机模拟的结果，但它本身就是不充分的，因为仿真通常被准确地使用，因为分析解决方案对于感兴趣的解决方案空间区域不可用。 可用其他间接技术：最重要的是，其中最重要的是检查计算输出是否在哪个速率收敛到稳定的解决方案，因为离散化网格的时间和空间分辨率变得更精细。
验证的主要策略涉及将模型输出与可观察数据进行比较。 当然，在大多数情况下，这种策略在大多数情况下都是有限的，其中正在运行模拟，因为可观察数据稀疏。 但复杂的策略可以采用，包括比较输出的子系统的一个模拟相关实验（帕克，2013; oberkampf和罗伊·2010）。
验证和验证的概念从哲学家那里汲取了一些批评。 Oreskes等。 1994年，一篇非常被广泛引用的文章大多是术语，特别是“有效性”，特别是仅适用于逻辑论点的财产，因此该术语在适用于模型时可能会导致过度信任。
Winsberg（2010年，2018年，第155页）认为，验证和验证之间的概念分裂可能是误导性的，如果采取措施建议有一组可以，本身可以展示我们已经解决了“方程”，并且还有另一组方法一套方法，它可以本身可以显示我们有正确的等式。 他还认为，认为模拟的认识论被干净地分为经验部分（验证）和数学（和计算机科学）部分（验证），但这种误导概念经常遵循验证和验证的讨论，这是误导性的。。 我们在从业者和哲学家的工作中找到了这一切。
这是从业者，Roy的标准线：“验证处理数学，并解决了对给定模型的数值解决方案的正确性。 另一方面，验证处理物理学并解决模型在再现实验数据方面的适当性。 验证可以被认为是正确求解所选择的方程，而验证是在第一位置选择正确的方程式“（Roy 2005）。
一些哲学家已经在哲学新颖性的辩论中努力工作。 我们首先在第4.1节中提出了这个问题，其中Frigg和Reiss认为，模拟可能没有顾虑的新颖功能，因为它包含了两个不同的组成部分：与普通建模的认识论相同的组件，以及完全的组件数学。 “我们应该在这里区分两种不同的可靠性概念，回答了两个不同的问题。 首先，计算机提供足够近的实际（但不可用）解决方案的解决方案是否有用？...这是一个纯粹的数学问题，并落在我们刚才提到的问题中。 因此，这里没有任何新的哲学观点，问题确实是嘎吱嘎吱的数字。 其次，做模拟的基础的计算模型代表目标系统正确吗？ 也就是说，仿真结果是否外部有效？ 这是一个严肃的问题，但一个独立于第一个问题的问题，以及与不涉及顽固的数学和普通实验的模型相同的一个同样出现的问题“（Frigg和Reiss 2009）。
但验证和验证不是，严格来说，如此干净的可分离。 这是因为大多数验证方法，本身都太弱，无法建立模拟的有效性。 选择用于仿真的大多数模型方程不是任何直接意义上的“右方程”; 它们不是我们在理想的世界中选择的模型方程。 我们有充分的理由换句话说，在摘要中，在那里享有更好的实证支持，有模型方程。 我们选择的等式经常反映出我们认为最能描述现象和计算途径之间的妥协。 因此，所选的等式很少很好地“自己”。 如果我们想了解为什么仿真结果被认为是可信的，我们必须看看模拟的认识论作为一个集成的整体，没有正常分为验证和验证 - 每个人都不是任务看起来不足。
因此，一个观点是验证和验证不是独立的 - 成功和可分离的活动。 但另一点是没有两个独立的实体，这些活动可以指导：选择以离散化的模型以及用于离散化的方法。 一旦认识到有时选择“解决”的等式，以取消离散化错误等（Lenhard 2007有一个涉及Arakawa运营商的非常好的例子），那么稍后的区别将更加难以维持。 因此，在模拟，试验和误差，模型之间的零碎调整和计算方法之间的零碎调整成功。 当这是这种情况时，甚至要知道它意味着说单独验证和验证的模拟意味着什么。
没有人认为V＆V不是一个有用的区别，而是科学家不应该过度地将务实的有用区别过于一种清洁的方法决小，这使得歪曲自己的惯例的混乱。 对缺乏认识论新颖性的侧面，Frigg和Reiss的论点只是这个原因失败了。 它不是“纯粹的数学问题”是否能够对实际（但不可用）解决方案非常接近的解决方案是有用的。 至少不是在这方面：这不是一个问题可以回答，作为务实的物质，完全使用数学方法。 因此，它是普通建模中不会出现的实证/认识学问题。
4.4 EOC和认知权利
普通人的主要股（科学哲学之外）认识论是强调它是一种识别的可能性，以便我们依赖我们的感官和其他人的证词，以便我们无法自由地证明。 根据Tyler Burge（1993,1998）的说法，对这两个过程的结果的信念是有保证但不合理的。 相反，根据培训，我们有权享受这些信仰。 “[W] E有权依靠，其他事情相同，对感知，记忆，演绎和归纳推理，以及其他人”（1993，第458页）。 信徒题为的信念是那些由信徒可获得的证据不支持的信念，但相信这一信徒在相信中保证。
EoCs的一些工作已经开发了计算机仿真和生产实践与权利的校正委员会之间的类比。 （看尤其是勇气和vorms，2014和Beisbart，2017年。 计算机模拟非常复杂，往往是多种科学家和其他专家的认知劳动力的结果，也许最重要的是，最重要的是不透明（Humphreys，2004）。 由于这些功能，Beisbart认为，以与我们对待我们的感官和其他人的证词相同的方式是合理的：简单地作为可以信任的事情，假设一切顺利工作。 （Beisbart，2017）。
Symons和Alvarado（2019）争辩说，这种对EoC的方法有一个根本的问题，它必须与一个对培训的原始账户至关重要的计算机辅助证明的特征：作为“透明传送带”的计算机辅助证明。 “例如，注意，伯格对内容保存和透明传送的账户要求收件人已经有理由不怀疑来源”（第13页）。 但是Symons和Alvarado指向计算机模拟的许多属性（从Winsberg 2010和Ruphy 2015绘图），因为它们未能拥有这些属性。 Lenhard和Küster2019此处也相关，因为他们认为有许多计算机模拟的特征，使得它们难以再现，因此削弱它们是透明输送机所需的一些稳定性。 由于这些原因，其他人与4.2和4.3中讨论的许多功能有关，Symons和Alvarado认为，我们认为计算机模拟作为一个有感知感知，记忆，证词等的基本认知实践。。
4.5务实的EOCs方法
EoCs的另一种方法是在建模和模拟工艺的实际方面进行地。 根据这一观点，换句话说，我们可以提出最好的帐户，我们能够相信计算机仿真研究的结果是对使用它们的建模者的实用技能和工艺来信任。 这种账户的一个很好的例子是（Hubig和Kaminski，2017）。 这种作品的认识目标是在模拟和模拟工艺的实际方面，而不是在模特本身的任何特征中识别我们对模拟的信任的基因座。 （Resch等人，2017）争辩说，我们应该信任模拟的理由是不是因为仿真本身，而是因为那些雇用他们的艺术和技能来解释模拟输出的人的解释艺术。 Symons和Alvarado（2019）也批评这种方法，争论“计算机模拟的认识论的一部分是解释当代科学家与认识到的计算机模拟相关的差异。”（第7页）和信徒在机械甲骨文与oracles的关系中。 根据Symons和Alvarado的说法，务实和认识的考虑因素也不存在，并且他们不是对我们对模拟信任的正确解释的竞争对手 - 认识原因是最终解释和地务实的原因。
5.模拟和实验
工作科学家有时会描述实验术语的模拟研究。 模拟与实验之间的联系可能会回到von neumann时，他在倡导很早用于使用物理学中的计算机时，指出，必须仅进行许多困难的实验，以确定原则上应该衍生的事实理论。 一旦冯·诺伊曼的愿景成为现实，那么这些实验开始被模拟所取代，它变得有些自然地将它们视为实验版本。 代表段可以在仿真的流行书中找到：
准确模仿复杂现象的模拟包含有关该现象的丰富信息。 例如，在超级计算机模拟风暴的发展时，诸如温度，压力，湿度和风速和风速等变量，例如，通过超级计算机进行了成千上万的点。 这些数据远远超过任何可以从启动天气气球的舰队中获得的数据，揭示了暴风雨中发生的事情的亲密细节。 （Kaufmann和Smarr 1993,4）
当仿真研究旨在学习由于各种可能的干预措施来学习系统会发生什么时，“在硅中”实验的想法变得更加合理：如果在大气中加入x的碳，则会发生什么在全球气候发生什么？ 如果它经受这种菌株，这种飞机翼将发生什么？ 如果在此位置添加ondamp，流量模式如何发生变化？
因此，哲学家已经开始考虑在什么意义上，如果有的话，计算机模拟就像实验，并且他们不同的感觉。 一个相关的问题是问题当一个进程从根本上涉及计算机仿真能算作测量（帕克，2017）一个观看次数已出现在文学围绕卫冕和批评两个论文：
身份论文。 计算机仿真研究实际上是实验的实例。
认识论依赖论文。 身份论文（如果它是真的）是一个充分原因（弱版本），或者是最好的原因（更强大的版本），或者唯一的原因（最强的版本;它是一个必要的条件），相信模拟可以为他们支持的假设提供信仰的信仰权。 最强的版本的结果是，只有在身份论文是真实的情况下，只有有理由相信模拟可以授予信仰的逮捕令。
认识论依赖论文背后的中心想法是实验是在保证我们对科学假设中的信仰方面发挥着核心作用的规范实体，因此我们应该认为模拟的程度也可以在保证中发挥作用信仰取决于它们可以被识别为一种实验的程度。
有人可以找到哲学家，早在1995年和休斯1999年和休斯·1999年的哲学家争论。并且至少有隐含的支持（更强大）的休息依赖论文的支持。 然而，最早的明确论证有利于认识论依赖论文，在诺顿和201年。根据诺顿和Suppe，模拟可以确切地保证信仰，因为他们实际上是实验。 他们有一个详细的故事，以讲述他们是实验的感觉，以及如何应该工作。 根据Norton和Suppe，有效的模拟是其中某些正式关系（他们称之为“）在基础模型，建模的物理系统本身和运行算法的计算机之间保持这种情况之一。 当满足适当的条件时，“模拟可以用作用于探测或检测现实世界现象的仪器。 关于实际现象的经验数据是在实验控制条件下产生的（第73页）。
这个故事的一个问题是他们所开放的正式条件太严格了。 这不太可能有很多关于符合其严格标准的计算机模拟实际示例。 模拟几乎总是一个更加理想化和近似的企业。 因此，如果模拟是实验的，则可能不是诺顿和支持的方式。
更一般地，身份论文已经从其他季度吸出火灾。
