Empirical modelling
تجرباتی ماڈلنگ سے مراد کسی بھی قسم کی (کمپیوٹر) ماڈلنگ ہے جو تجرباتی مشاہدات پر مبنی ہوتی ہے بجائے اس کے کہ نظام کے ریاضیاتی طور پر قابل بیان تعلقات پر مبنی ہو۔ تجرباتی ماڈلنگ تجرباتی ماڈلنگ کی ایک قسم کے طور پر تجرباتی ماڈلنگ مشاہدے اور تجربے کے ذریعے ماڈل بنانے والی سرگرمیوں کے لیے ایک عام اصطلاح ہے۔ تجرباتی ماڈلنگ (ابتدائی حروف کے بڑے حروف کے ساتھ، اور اکثر مختصر طور پر ای ایم) تجرباتی ماڈلنگ کی ایک مخصوص قسم سے مراد ہے جس میں ماڈل مخصوص اصولوں پر عمل کرتے ہوئے بنائے جاتے ہیں۔ اگرچہ ان اصولوں کو کمپیوٹر کے بغیر ماڈل کی تعمیر پر کس حد تک لاگو کیا جاسکتا ہے یہ ایک دلچسپ مسئلہ ہے (جس پر ذیل میں نظر ثانی کی جانی چاہیے)، تجرباتی ماڈلنگ کو پہلی بار کمپیوٹر پر مبنی سمجھنے کی کم از کم دو اچھی وجوہات ہیں۔ اس میں کوئی شک نہیں کہ جہاں تجرباتی ماڈلنگ کے اصولوں کے مکمل استعمال کا تعلق ہے، کمپیوٹر ٹیکنالوجیز کا تبدیلی کا اثر پڑا ہے۔ مزید کیا ہے، تجرباتی ماڈلنگ کا تصور ماڈل کی تعمیر میں کمپیوٹر کے کردار کے بارے میں سوچنے سے قریب سے جڑا ہوا ہے۔ ایک تجرباتی ماڈل ایک سادہ لفظی اصول پر کام کرتا ہے: بنانے والا ماڈل کے رویے اور اس کے حوالہ کے درمیان قریبی خط و کتابت کا مشاہدہ کرتا ہے۔ اس خط و کتابت کی تیاری مختلف قسم کے حواس میں 'تجرباتی' ہو سکتی ہے: اس میں آزمائش اور غلطی کا عمل شامل ہو سکتا ہے، یہ تجزیاتی فارمولوں کے کمپیوٹیشنل تخمینے پر مبنی ہو سکتا ہے، یہ ایک بلیک باکس رشتہ کے طور پر اخذ کیا جا سکتا ہے جو 'یہ کیوں کام کرتا ہے' کے بارے میں کوئی بصیرت فراہم نہیں کرتا ہے۔ تجرباتی ماڈلنگ کی جڑیں ولیم جیمز کی بنیاد پرست تجرباتیت کے کلیدی اصول پر ہیں، جس میں کہا گیا ہے کہ تمام علم کی جڑیں ان رابطوں میں ہیں جو تجربے میں دیے گئے ہیں۔ تجرباتی ماڈلنگ ماڈل اور اس کے حوالہ کے درمیان خط و کتابت کو اس طرح تیار کرنے کی خواہش رکھتی ہے کہ اس کی مشتق کا پتہ تجربے میں دیے گئے رابطوں سے لگایا جا سکے۔ تجربے میں روابط بنانا بنیادی طور پر ایک انفرادی انسانی سرگرمی ہے جس کے لیے مہارت کی ضرورت ہوتی ہے اور یہ انتہائی سیاق و سباق پر منحصر ہے۔ اس طرح کے رابطوں کی مثالوں میں شامل ہیں: فکر کے دھارے میں واقف اشیا کی شناخت کرنا، قدرتی زبانوں کے الفاظ کو ان اشیا سے جوڑنا جن کا وہ حوالہ دیتے ہیں، اور اسپریڈشیٹ کی قطاروں اور کالموں کو مخصوص مضامین میں مخصوص طلباء کے امتحان کے نتائج کے طور پر غیر معمولی طور پر تشریح کرنا۔ تجرباتی ماڈلنگ میں اصول، تعمیر کا عمل ایک اضافی عمل ہے جس میں درمیانی مصنوعات ایسی نوادرات ہیں جو براہ راست تعامل اور مشاہدے کے ذریعے مطلوبہ (اور بعض اوقات ابھرتے ہوئے) حوالہ کے پہلوؤں کو جنم دیتی ہیں۔ اس طرح سے پیدا ہونے والے رابطوں میں مخصوص خصوصیات ہوتی ہیں: وہ اپنے جوہر کے ذاتی اور تجرباتی کردار کے ہوتے ہیں اور عارضی ہوتے ہیں جہاں تک کہ انہیں کمزور، بہتر اور تقویت دی جا سکتی ہے جیسے جیسے ماڈل بنانے والے کا تجربہ اور حوالہ دینے والے کی سمجھ میں ترقی ہوتی ہے۔ مائیکل فیراڈے کی برقی مقناطیسیت کی تجرباتی تحقیقات میں نوادرات کے کردار کے بارے میں ڈیوڈ گڈنگ کے بیان میں قائم کردہ ایک مثال کے بعد، تجرباتی ماڈلنگ کے عمل کی درمیانی مصنوعات کو 'تعمیرات' کے طور پر بیان کیا گیا ہے۔ گڈنگ کا بیان اس بات کی ایک طاقتور مثال ہے کہ کس طرح تعریفیں بنانا احساس سازی کی سرگرمیوں کی حمایت کر سکتا ہے جو تصوراتی بصیرت کی طرف لے جاتی ہیں (cf. وہ تعاون جو فیراڈے کے کام نے برقی مقناطیسی نظریہ) اور عملی مصنوعات (cf. فیراڈے کی برقی موٹر کی ایجاد)۔ تجرباتی ماڈلنگ فریم ورک میں تعمیری بنانے سے وابستہ سرگرمیوں کو شکل 1 میں دکھایا گیا ہے۔ مرکز میں آنکھ کا آئیکن شکل ساز اور اس کے حوالہ کی ترقی کی موجودہ حالت کے بنانے والے کے مشاہدے کی نمائندگی کرتا ہے۔ آنکھ سے نکلنے والے دو تیر ساخت اور اس کے حوالہ کے درمیان تجربے میں دیے گئے تعلق کی نمائندگی کرتے ہیں جو بنانے والے کے ذہن میں قائم ہوتا ہے۔ یہ کنکشن زیر تعمیر کنسٹرول اور اس کے ابھرتے ہوئے حوالہ کے ساتھ تجرباتی تعامل کے ذریعے تیار کیا گیا ہے۔ جیسا کہ حقیقی تجربے میں ہوتا ہے، ان تعاملات کا دائرہ جو بنانے والے کے ذریعہ تفریح کیا جا سکتا ہے ناقابل تصور حد تک وسیع ہے۔ بنانے والے کی صوابدید پر، تعاملات جو تعاملات کی خصوصیت رکھتے ہیں وہ ہیں جو بنانے والے کے تجربے میں دیئے گئے تعلق کا احترام کرتے ہیں۔ جیسے جیسے تجرباتی ماڈلنگ کا عمل سامنے آتا ہے، تعمیری، حوالہ دینے والا، بنانے والے کی سمجھ اور بنانے والے کی مشغولیت کا سیاق و سباق اس طرح سے ارتقاء پذیر ہوتا ہے کہ: تعاملی تجربہ جو تعاملی فراہم کرتا ہے اسے بڑھایا جاتا ہے ؛ تعاملی تجربہ جو حوالہ کی خصوصیت رکھتا ہے اسے بہتر بنایا جاتا ہے ؛ تعاملی اور اس کے حوالہ کے ساتھ خصوصیت کے تعاملات کا ذخیرہ بڑھایا جاتا ہے ؛ تعاملی اور اس کے حوالہ کے ساتھ خصوصیت کے تعاملات پر سیاق و سباق کی رکاوٹوں کی نشاندہی کی جاتی ہے۔ تجرباتی ماڈلنگ میں تجرباتی ماڈلنگ کے تصورات۔ تعمیری اور حوالہ کے درمیان تجربے میں دیے گئے تعلق کو بنانا اور برقرار رکھنا تین بنیادی تصورات پر مبنی ہے: مشاہدہ، انحصار اور ایجنسی۔ تشکیل اور اس کے حوالہ دونوں کے اندر، بنانے والا مشاہدہ کی شناخت ایسے اداروں کے طور پر کرتا ہے جو مختلف اقدار کی ایک حد تک لے سکتے ہیں، اور جن کی موجودہ اقدار اس کی موجودہ حالت کا تعین کرتی ہیں۔ تشکیل اور حوالہ کے ساتھ تمام حالت بدلنے والے تعاملات کو مشاہدہ کی اقدار میں تبدیلیوں کے طور پر تصور کیا جاتا ہے۔ ایک قابل مشاہدہ کی قدر میں تبدیلی براہ راست دوسرے قابل مشاہدہ کی قدر میں تبدیلی سے منسوب ہو سکتی ہے، ایسی صورت میں یہ اقدار انحصار سے منسلک ہوتی ہیں۔ قابل مشاہدہ اقدار میں تبدیلیاں ایجنٹوں سے منسوب کی جاتی ہیں، جن میں سب سے اہم کنسٹرول بنانے والا ہوتا ہے۔ جب قابل مشاہدہ اقدار میں تبدیلیاں بیک وقت ہونے کا مشاہدہ کیا جاتا ہے، تو اسے مختلف ایجنٹوں کی طرف سے ہم آہنگی کے عمل کے طور پر سمجھا جا سکتا ہے، یا انحصار کے ذریعے ایک ایجنٹ کے عمل سے حاصل کردہ مشاہدوں میں ہم آہنگی کی تبدیلیوں کے طور پر سمجھا جا سکتا ہے۔ کنسٹرول اور ریفرنٹ کے درمیان تجربے میں دیے گئے تعلق کو تیار کرنے کے لیے، بنانے والا کنسٹرول کی تعمیر اس طرح کرتا ہے کہ اس کے مشاہدے، انحصار اور ایجنسی ان سے قریب سے مطابقت رکھتے ہیں جو ریفرنٹ میں مشاہدہ کیے جاتے ہیں۔ اس مقصد کے لیے، بنانے والے کو مناسب طریقوں کا تصور کرنا چاہیے جس میں حوالہ میں مشاہدہ کرنے والے اور ایجنٹ کے اقدامات کو تشکیل میں مناسب تجرباتی ہم منصبوں کو دیا جا سکتا ہے۔ شکل 1 میں دکھایا گیا سیمنٹک فریم ورک اس سے ملتا جلتا ہے جو اسپریڈشیٹ کے ساتھ کام کرنے میں اپنایا گیا ہے، جہاں اس وقت گرڈ میں دکھائی جانے والی حالت صرف اس صورت میں معنی خیز ہوتی ہے جب کسی بیرونی حوالہ کے ساتھ مل کر تجربہ کیا جائے۔ اس ترتیب میں، خلیے قابل مشاہدہ کے طور پر کام کرتے ہیں، ان کی تعریفیں انحصار کی وضاحت کرتی ہیں، اور ایجنسی کو اقدار یا خلیوں کی تعریفوں کو تبدیل کرکے نافذ کیا جاتا ہے۔ ایک تعیین بنانے میں، بنانے والا ہر متعلقہ ایجنٹ کے کردار کو اس پر ایجنسی کو پیش کرکے اس طرح تلاش کرتا ہے جیسے کہ وہ ایک انسانی ایجنٹ ہو اور اس نقطہ نظر سے مشاہدہ اور انحصار کی نشاندہی کرتا ہے۔ آٹومیٹنگ ایجنسی کے ذریعے، اس کے بعد تعمیرات کو طرز عمل کی وضاحت کے لیے اسی طرح استعمال کیا جا سکتا ہے جس طرح اسپریڈشیٹ کے ساتھ مل کر میکرو کا استعمال کرتے ہوئے طرز عمل کا اظہار کیا جا سکتا ہے۔ اس طرح، متحرک تعمیرات پروگرام جیسے طرز عمل کی تقلید کر سکتی ہیں جس میں درمیانی ریاستیں بامعنی ہوتی ہیں اور بنانے والے کے آڈٹ کے مطابق ہوتی ہیں۔ تجرباتی ماڈلنگ کی حمایت کے لیے ماحول تعریفیں بنانے کے لیے کمپیوٹر کے ماحول کی ترقی پچھلے تیس سالوں سے تحقیق کا ایک جاری موضوع رہا ہے۔ اس طرح کے ماحول کی بہت سی قسمیں جو نافذ کی گئی ہیں وہ مشترکہ اصولوں پر مبنی ہیں۔ انحصار کا نیٹ ورک جو فی الحال مشاہدہ کو جوڑتا ہے تعریفوں کے ایک خاندان کے طور پر درج کیا جاتا ہے۔ لفظی طور پر اس طرح کی تعریفیں اسپریڈشیٹ خلیوں کی تعریفوں سے ملتی جلتی ہیں، جس کے تحت دائیں ہاتھ کی طرف قابل مشاہدہ کی اقدار میں تبدیلیاں پھیلتی ہیں تاکہ ایل ایچ ایس پر قابل مشاہدہ کی قدر کو تصوراتی طور پر ناقابل تقسیم انداز میں تبدیل کیا جا سکے۔ ان نیٹ ورکس میں انحصار غیر متزلزل ہوتے ہیں لیکن دوبارہ ترتیب دینے کے قابل بھی ہوتے ہیں: ایک قابل مشاہدہ کی نئی تعریف ایک نئی تعریف متعارف کراسکتی ہے جو انحصار کے ڈھانچے کو بدل دیتی ہے۔ ماحول میں بنائے گئے مشاہدات میں اسکیلر، ہندسی اور اسکرین ڈسپلے عناصر شامل ہیں: ان کو کثیر سطحی فہرست کے ڈھانچے کا استعمال کرتے ہوئے تفصیل سے بیان کیا جا سکتا ہے۔ انحصار کی نمائندگی عام طور پر ایک تعریف کے ذریعے کی جاتی ہے جو ایک قابل مشاہدہ کی قدر کو دیگر قابل مشاہدہ کی اقدار سے جوڑنے کے لیے نسبتا سادہ فنکشنل اظہار کا استعمال کرتی ہے۔ اس طرح کے افعال کا اظہار عام طور پر سادہ طرز عمل کے کوڈ کے ٹکڑوں میں کیا گیا ہے، لیکن تعریفیں بنانے کے ماحول کی تازہ ترین شکلیں بھی انحصار کے تعلقات کو تعریفوں کے مناسب سیاق و سباق والے خاندانوں کے ذریعے ظاہر کرنے کے قابل بناتی ہیں۔ بنانے والا موجودہ آبزرویبلز کی نئی تعریف کرکے یا نئے آبزرویبلز کو اوپن اینڈ غیر محدود انداز میں متعارف کروا کر کنسٹرول کے ساتھ تعامل کر سکتا ہے۔ اس طرح کے تعامل کا تجرباتی سرگرمی میں ایک اہم کردار ہوتا ہے جو کنسٹرول کی بڑھتی ہوئی نشوونما کو مطلع کرتا ہے۔ ریاستی تبدیلی کو خودکار بنانے کے لیے متحرک اقدامات متعارف کرائے جا سکتے ہیں: یہ مشاہدہ کی اقدار میں مخصوص تبدیلیوں کے جواب میں نئی تعریف انجام دیتے ہیں۔ شکل 1 میں کمپیوٹنگ کے وسیع تر نقطہ نظر کے طور پر تجرباتی ماڈلنگ، 'کمپیوٹر' کی شناخت اس میڈیم کے طور پر کرنا جس میں کنسٹرول بنایا گیا ہے ممکنہ طور پر گمراہ کن ہے۔ کمپیوٹر کی اصطلاح محض ایک طاقتور کمپیوٹیشنل ڈیوائس کا حوالہ نہیں ہے۔ تعریفیں بنانے میں، بنیادی زور تعامل اور ادراک کے لیے بھرپور ممکنہ گنجائش پر ہوتا ہے جسے کمپیوٹر دیگر ٹیکنالوجیز اور آلات کے ساتھ مل کر استعمال کرنے پر قابل بناتا ہے۔ تجرباتی ماڈلنگ کو فروغ دینے کا بنیادی محرک کمپیوٹنگ کا ایک تسلی بخش بیان دینا ہے جو کمپیوٹر کے ان دو تکمیلی کرداروں کو مربوط کرتا ہے۔ وہ اصول جن کے ذریعے جیمز اور ڈیوی نے منطق اور تجربے سے باخبر ایجنسی پر نقطہ نظر کو ہم آہنگ کرنے کی کوشش کی، اس انضمام کو حاصل کرنے میں اہم کردار ادا کرتے ہیں۔ شکل 1 میں کمپیوٹر کے لیے دوہرا کردار عصری کمپیوٹنگ ایپلی کیشنز کے لیے وسیع پیمانے پر متعلقہ ہے۔ اس بنیاد پر، تجرباتی ماڈلنگ کو کمپیوٹنگ کے وسیع تر نقطہ نظر کی بنیاد فراہم کرنے کے طور پر دیکھا جا سکتا ہے۔ اس نقطہ نظر کی عکاسی تعلیمی ٹیکنالوجی، کمپیوٹر ایڈیڈ ڈیزائن اور سافٹ ویئر ڈویلپمنٹ جیسے موضوعات پر متعدد تجرباتی ماڈلنگ اشاعتوں میں ہوتی ہے۔ تعمیرات کی حمایت کرنے کے لیے ایک موزوں تکنیک کے طور پر تعمیرات بنانے کی تجویز بھی پیش کی گئی ہے، جیسا کہ سیمور پیپرٹ نے تصور کیا ہے، اور 'تعمیر' کی ضمانتوں کو پورا کرنے کے لیے جیسا کہ برونو لاٹور نے شناخت کیا ہے۔ تجرباتی ماڈلنگ بطور عام احساس سازی؟ ٹورنگ مشین ایک کمپیوٹیشنل ڈیوائس کے طور پر کمپیوٹر کے کردار کے لیے نظریاتی بنیاد فراہم کرتی ہے: اسے 'قواعد پر عمل کرنے والے دماغ' کی ماڈلنگ کے طور پر سمجھا جا سکتا ہے۔ آج تک تجرباتی ماڈلنگ کی عملی ایپلی کیشنز سے پتہ چلتا ہے کہ تعمیرات بنانا اس اضافی کردار کی حمایت کرنے کے لیے موزوں ہے جو کمپیوٹر بھرپور تجربے کو ترتیب دینے میں ادا کر سکتا ہے۔ خاص طور پر، جیمز اور ڈیوی کے عملی فلسفیانہ موقف کو مدنظر رکھتے ہوئے، تعریفیں بنانا ایسے سیاق و سباق میں انسانی تجربے کے لیے عارضی وضاحتیں پیش کر کے ایک وضاحتی کردار کو پورا کر سکتا ہے جہاں کمپیوٹیشنل قوانین کو استعمال نہیں کیا جا سکتا۔ اس سلسلے میں، تعریفیں بنانا ماڈلنگ کے طور پر سمجھا جا سکتا ہے 'کسی صورتحال کا احساس دلانے والا'۔ اسی طرح جیسے ٹورنگ مشین الگورتھم کی نوعیت کو سمجھنے کے لیے ایک تصوراتی ٹول ہے جس کی قدر کمپیوٹر کے وجود سے آزاد ہے، تجرباتی ماڈلنگ کے اصولوں اور تصورات میں کمپیوٹر کے استعمال کے مخصوص حوالہ کے بغیر احساس سازی کے بارے میں سوچنے کے لیے ایک فریم ورک کے طور پر عام مطابقت ہو سکتی ہے۔ انسانی تجربے کے بارے میں ولیم جیمز کا تجزیہ تجرباتی ماڈلنگ کے تصور میں جو تعاون کرتا ہے اسے اس کے ثبوت کے طور پر دیکھا جا سکتا ہے۔ اس طرح، تجرباتی ماڈلنگ کے اصول تجرباتی ماڈلنگ کی مختلف اقسام کا تجزیہ کرنے کا ایک مناسب طریقہ ہو سکتے ہیں جو کمپیوٹر پر مبنی نہیں ہیں۔ مثال کے طور پر، یہ قابل فہم ہے کہ مشاہدہ، انحصار اور ایجنسی کے لحاظ سے تجزیہ جو الیکٹرانک اسپریڈشیٹ کے ساتھ تعامل پر لاگو ہوتا ہے، دستی اسپریڈشیٹ کے لیے بھی موزوں ہوگا جو ان سے پہلے تھا۔ پس منظر تجرباتی ماڈلنگ کا آغاز 1980 کی دہائی کے اوائل سے میوریگ بینن اور یونیورسٹی آف واروک میں کمپیوٹر سائنس میں تجرباتی ماڈلنگ ریسرچ گروپ نے کیا ہے۔ مشاہدے اور تجربے میں ماڈلنگ کے عمل کی تجرباتی بنیاد کی عکاسی کرنے کے لیے اس کام کے لیے 'تجرباتی ماڈلنگ' (ای ایم) کی اصطلاح تقریبا 1995 سے اپنائی گئی ہے۔ قابل مشاہدہ، انحصار اور ایجنسی کے مرکزی تصورات کی حمایت کرنے والا خصوصی مقصد والا سافٹ ویئر 1980 کی دہائی کے آخر سے مسلسل ترقی کے تحت ہے (بنیادی طور پر تحقیقی طلباء کی قیادت میں)۔ ای ایم کے اصولوں اور ٹولز کو سینکڑوں طلباء نے کورس ورک، پروجیکٹ ورک، اور تحقیقی مقالہ جات کے اندر استعمال اور تیار کیا ہے۔ انڈرگریجویٹ اور ایم ایس سی ماڈیول 'تجرباتی ماڈلنگ کا تعارف' کئی سالوں تک 2013-14 تک پڑھایا جاتا تھا جب تک کہ موریگ بینن اور اسٹیو رس (اس مضمون کے مصنفین) کی ریٹائرمنٹ نہیں ہوئی۔ ایک بڑی ویب سائٹ [1] ہے جس میں تحقیقی اور تدریسی مواد شامل ہے جس میں حوالہ شدہ اشاعتوں اور کانفرنس کی کارروائیوں کا ایک وسیع مجموعہ ہے۔ 'کنسٹرول' کی اصطلاح 2000 کی دہائی کے اوائل سے ای ایم ٹولز سے بنے نوادرات، یا ماڈلز کے لیے استعمال ہوتی رہی ہے۔ اس اصطلاح کو ڈیوڈ گڈنگ کی کتاب 'ایکسپیریمنٹ اینڈ دی میکنگ آف میننگ' (1990) میں اس کے استعمال سے ڈھالا گیا ہے تاکہ وہ ابھرتے ہوئے، عارضی خیالات کو بیان کریں جو فیراڈے کے ذہن میں پیدا ہوئے، اور ان کی نوٹ بکس میں درج کیے گئے، جب انہوں نے برقی مقناطیسیت کی تحقیقات کی، اور 1800 کی دہائی میں پہلی برقی موٹرز بنائیں۔ ای ایم سے وابستہ اہم عملی سرگرمی-'تعمیرات کرنا'-ایراسمس + پروجیکٹ کنسٹرکٹ کا موضوع تھا! (2014-2017) [2]۔ بیرونی لنکس http://www.dcs.warwick.ac.uk/modelling تجرباتی ماڈلنگ ریسرچ گروپ https://warwick.ac.uk/fac/sci/dcs/research/em/welcome تعمیر! پروجیکٹ ویب صفحات نوٹ، حوالہ جات ریاضیاتی ماڈلنگ