Системный подход в моделировании
Понятие о системе. Окружающий нас мир состоит из множества различных объектов, каждый из которых имеет разнообразные свойства, и при этом объекты взаимодействуют между собой. Например, такие объекты, как планеты нашей Солнечной системы, имеют различные свойства (массу, геометрические размеры и пр.) и по закону всемирного тяготения взаимодействуют с Солнцем и друг с другом. Планеты входят в состав более крупного объекта — Солнечной системы, а Солнечная система — в состав нашей галактики «Млечный путь». С другой стороны, планеты состоят из атомов различных химических элементов, а атомы — из элементарных частиц. Можно сделать вывод, что практически каждый объект состоит из других объектов, то есть представляет собой систему. Системология – наука о системах. Важным признаком системы является ее целостное функционирование. Система является не набором отдельных элементов, а совокупностью взаимосвязанных элементов. Например, компьютер является системой, состоящей из различных устройств, при этом устройства связаны между собой и аппаратно (физически подключены Друг к другу) и функционально (между устройствами происходит обмен информацией). Системы делятся на: материальные (например, человек), нематериальные (человеческая речь) и смешенные (например, школа- смешенная система, где в качестве материальной системы выступает здание школы, а в качестве нематериальной – расписание уроков, или например, учебник по математике – сама книга - материальная система, а изложенная в ней теория математики – нематериальная). Важной особенностью системы является возникновение “системного эффекта” – т.е. при объединении элементов в систему у системы появляются новые свойства, которыми ранее не обладал не один из элементов системы. (Например, система “самолет” – все элементы системы в отдельности ее составляющие не обладают свойством “летать”, а объединение их в систему дает данной системе “самолет ” такое свойство). Система является совокупностью взаимосвязанных объектов, которые называются элементами системы. Состояние системы характеризуется ее структурой, то есть составом и свойствами элементов, их отношениями и связями между собой. Система сохраняет свою целостность под воздействием различных внешних воздействий и внутренних изменений до тех пор, пока она сохраняет неизменной свою структуру. Если структура системы меняется (например, удаляется один из элементов), то система может перестать функционировать как целое. Так, если удалить одно из устройств компьютера (например, процессор), компьютер выйдет из строя, то есть прекратит свое существование как система. Каждый элемент системы сам является системой. В этом случае можно говорить о понятии подсистема – т.е. такая система, которая сама является системой относительно той системы, в которую она входит. Также существует понятие надсистема – система, которая включает в себя подсистему. Например, системные блок – подсистема системы “персональный компьютер” и в тоже время это надсистма для компонентов, входящих в состав системного блока(например для материнской платы) Статические информационные модели. Любая система существует в пространстве и во времени. В каждый момент времени система находится в определенном состоянии, которое характеризуется составом элементов, значениями их свойств, величиной и характером взаимодействия между элементами и так далее. Модели, описывающие состояние системы в определенный момент времени, называются статическими информационными моделями. В физике примером статических информационных моделей являются модели, описывающие простые механизмы, в биологии — модели строения растений и животных, в химии — модели строения молекул и кристаллических решеток и так далее. Динамические информационные модели. Состояние систем изменяется во времени, то есть происходят процессы изменения и развития систем. Так, планеты движутся, изменяется их положение относительно Солнца и друг друга; Солнце, как и любая другая звезда, развивается, меняются ее химический состав, излучение и так далее. Модели, описывающие процессы изменения и развития систем, называются динамическими информационными моделями. 4 Среда. Вход и выход системы. Понятие “черного ящика” Каждую систему можно рассматривать как объект окружающей среды. Как среда влияет на систему, так и система влияет на окружающую среду. Воздействие окружающей среды на систему называется “ входом системы ”, а воздействие системы на окружающую среду – “ выход системы ”. Например, система ” автомат по выдаче газет” вход – монета, выход – газета. Для большинства систем входов и выходов большое количество. Система рассматривается как ” черный ящик” если не важно как устроен объект внутри, важно знать к каким результатам он приведет. Например, “Инструкция по использованию какого-либо прибора” – пример нематериальной системы. Не важно знать, как работает прибор, главное следовать инструкции и получим результат.
|
