Для наукового дослідження характерно застосування таких форм, як гіпотеза, теорія і модель і тд. Ці форми наукового дослідження характерні для сучасної науки навіть з чисто зовнішньої формальної сторони. З формального боку, це просто звичайні судження. Однак за своїми функціями в науковому пізнанні і в організації дослідження ці форми істотно різняться.
Проблема. в широкому сенсі слова, - складний теоретичний або практичне питання, що вимагає вивчення, дозволу; в науці це суперечлива ситуація, яка виступає у вигляді протилежних позицій в поясненні будь-яких явищ, об'єктів, процесів вона потребує адекватної теорії для її вирішення. Проблема звернена не тільки в майбутнє, але і в минуле. З одного боку в ній констатується недостатність досягнутого до даного моменту рівня знання, неможливість пояснити на основі цього знання нові явища дійсності. З іншого боку, проблема спирається на минуле знання, наявності якого вона зобов'язана навіть своєю постановкою. Постановка проблеми тісно пов'язана з неповнотою і неточністю попереднього знання про об'єкт. Уявні проблеми відрізняються тим, що їх постановка суперечить фактам і законам.
Ідея - форма відображення в думці явищ об'єктивної реальності. У складі теорії ідея виступає як вхідна думка, центральне положення, що об'єднує входять в теорію поняття і судження в цілісну систему. В ідеї відбивається фундаментальна закономірність, що лежить в основі теорії, в той час як інших теоретичних поняттях відображені ті або інші істотні сторони і аспекти цієї закономірності. Ідеї, що виражають досить загальні і фундаментальні закономірності, можуть не тільки служити основою теорії, але і зв'язувати ряд теорій в галузь науки, окрему область знання. Є і такі ідеї, які лежать в основі всієї науки, в фундаменті пізнання взагалі. Крім того, ідея може існувати до створення теорії, як передумова її побудови.
Парадигма (від грец. «Приклад, модель, зразок») - це сукупність наукових поглядів і понять, ідей, які на певному історичному етапі розвитку науки приймаються представниками наукового товариства як справжні і які використовуються для наукових досліджень, висування гіпотез і вирішення завдань, що виникають в процесі спростування, або ж докази наукових гіпотез, що, в результаті, призводить до - зміну парадигми науки - наукової революції. Парадигма - це сукупність фундаментальних наукових установок, уявлень і термінів, яка приймається і розділяється науковим співтовариством і об'єднує більшість його членів. Забезпечує спадкоємність розвитку науки і наукової творчості.
Концепція - це комплекс положень, пов'язаних загальною вихідною ідеєю, що визначають діяльність людини (дослідницьку, управлінську, проектну, функціональну та ін.) І спрямованих на досягнення певної мети. В області науки концепція допомагає пояснювати явища і, будучи комплексом основоположних ідей і підходів, організовувати дослідження. В області практичної діяльності людини вона відображає вихідні посилання і установки, мета і засоби її досягнення.
Гіпотеза - припущення або здогад; твердження, що припускає доказ, на відміну від аксіом, постулатів, які не потребують доказів. Гіпотеза вважається наукової, якщо вона відповідає критерію Поппера, тобто потенційно може бути перевірена критичним експериментом. Також вона може визначатися як форма розвитків знань, що представляє собою обгрунтоване припущення, що висувається з метою з'ясування властивостей і причин досліджуваних явищ. Як правило, гіпотеза висловлюється на основі ряду підтверджують її спостережень (прикладів), і тому виглядає правдоподібно. Гіпотезу згодом або доводять, перетворюючи її в установлений факт, або ж спростовують, переводячи в розряд помилкових тверджень. Недоведеним і неопровергнутое гіпотеза називається відкритою проблемою.
Теорія - найбільш складна і розвинена форма наукового знання, що дає цілісне відображення закономірних і істотних зв'язків певної області дійсності. Теорія - це інструмент, перевірка якого здійснюється в ході його застосування і про придатність якого судять за результатами таких застосувань. Будь-яка теорія - це цілісна система, що розвивається істинного знання (що включає і елементи омани), яка має складну структуру і виконує ряд функцій.
Будь-яка теоретична система, як показав К. Поппер, повинна відповідати двом основним вимогам. 1. несуперечливу (тобто не порушувати відповідний закон формальної логіки) і фальсифікації - спростовності. 2. Науково-дослідної експериментальної можливості перевірки.
У сучасній методології науки виділяють наступні основні компоненти, елементи теорії. 1. Вихідні підстави - фундаментальні поняття, принципи, закони, рівняння, аксіоми і т. П. 2. Ідеалізовані об'єкти - абстрактні моделі істотних властивостей і зв'язків предметів, що вивчаються (наприклад, «абсолютне чорне тіло», «ідеальний газ» тощо .). 3. Логіка теорії - сукупність певних правил і способів докази, націлених на прояснення структури і зміни знання. 4. Філософські установки і ціннісні фактори. 5. Сукупність законів і тверджень, виведених в якості наслідків з основоположний даної теорії відповідно до конкретних принципами.
Закономірності - стійкі, повторювані відносини (зв'язку) між явищами. Існують два типи закономірностей: динамічні і статистичні. Динамічна закономірність - така форма зв'язку між явищами, коли попередній стан об'єкта однозначно визначає подальше. Статистична ж закономірність - певна повторюваність в поведінці не кожного окремого об'єкта, а їх колективу, ансамблю однотипних явищ. Закономірність як повторюване відношення між явищами відноситься до атрибуту явища, а не сутності. Перехід до суті, до поняття закону відбувається тоді, коли ставиться питання про заснування, причини закономірності.
Закон є об'єктивна, суттєва, необхідна, що повторюється зв'язок (відношення), яка визначає закономірність (повторюваність, регулярність) в сфері явищ. Під істотним тут розуміється таке ставлення, яке внутрішньо детермінує повторюється в сфері явищ. Необхідність закону полягає в тому, що при наявності певних умов він визначає порядок, структуру, зв'язок явищ, сталість процесів, регулярність їх протікання, їх повторюваність у відносно тотожних умовах.
Модель - умовний образ досліджуваної системи. Вона конструюється суб'єктом дослідження таким чином, щоб відобразити характеристики об'єкта (властивості системи управління, взаємозв'язку між її елементами, структурні і функціональні параметри системи).
До моделей ставляться такі вимоги:
точне відображення структури і процесів функціонування модельованої системи управління;
мінімальні допущення при описі системи управління шляхом моделювання.
число модельованих параметрів повинно бути адекватно складності системи управління.
наявність конкретних параметрів оптимізації системи;
облік ресурсу часу і достатня оперативність створюваної моделі.