Лекция 2. Всё то, на что направлена человеческая деятельность, называется объектом 1

Всё то, на что направлена человеческая деятельность, называется объектом ¹. Модель ² – это объект-заместитель объекта-оригинала, обеспечивающий изучение некоторых свойств оригинала.

Замещение одного объекта (объекта-оригинала) другим объектом (объектом-заместителем, моделью) с целью получения с его помощью информации о важнейших свойствах объекта-оригинала называется моделированием.

Таким образом, моделирование может быть определено как представление объекта-оригинала (далее объекта) моделью для получения информации об этом объекте путём проведения экспериментов с его моделью.

Если результаты моделирования подтверждаются и могут служить основой для прогнозирования процессов, протекающих в исследуемых объектах, то говорят, что модель адекватна объекту.

Процесс моделирования – это эффективное познание природы. Он предполагает наличие:

1. Объекта исследования.

2. Исследователя, перед которым поставлена конкретная задача.

3. Модели, создаваемой для получения информации об объекте и необходимой для решения поставленной задачи.

По отношению к модели исследователь является экспериментатором, только в данном случае эксперимент проводится не с реальным объектом, а его моделью.

Такой эксперимент для инженера-системотехника является одним из инструментальных средств для проектирования автоматизированных систем обработки информации и управления.

Система – это совокупность элементов, находящихся в структурной взаимосвязи друг с другом, выполняющих определённые функции. Множество постоянных величин, определяющих свойства системы, является параметрами системы.

¹ лат. objectum – предмет

² лат. modulus – мера

Элемент – это объект, не подлежащий дальнейшему расчленению, т.е. внутренняя структура элемента не является предметом изучения. Существенно лишь взаимодействие элемента с другими элементами или его влияние на свойства системы в целом.

Любая совокупность элементов системы может рассматриваться как подсистема. Однако разбиение системы на подсистемы не произвольно. Как правило, подсистемы являются самостоятельно функционирующими частями системы.

Под функцией понимается свойство системы, реализация которого необходима для достижения цели ее функционирования.

Структура системы – совокупность элементов и связей между ними, отражающих взаимодействие элементов друг с другом. Структура системы характеризует относительно устойчивые связи между элементами системы.

Множество величин, отражающих существенные свойства системы, изменяющиеся в процессе ее функционирования, называется состояниями системы. Состояния системы определяются характеристиками состояний Характеристики состояний системы можно представить как ее координаты в n -мерном фазовом пространстве.

Стремление сформулировать общее и строгое определение сложной системы наталкивается на трудности, связанные с некорректностью поставленной задачи. Поэтому понятие сложности для системы целесообразно определить посредством ее отличительных свойств.

К числу таких свойств обычно относят:

- наличие большого количества взаимосвязанных и взаимодействующих между собой элементов;

- сложность функций, выполняемых системой, направленных на достижение заданной цели ее функционирования.

- возможность разбиения системы на подсистемы, цели функционирования которых подчинены общей цели функционирования всей системы.

- наличие взаимодействия системы с внешней средой и функционирование в условиях случайных факторов.

Естественно, невозможно указать чёткую границу, разделяющую сложные и несложные (простые) системы. Исследователь относит систему к разряду сложных, руководствуясь не только представлением о структуре системы, но и целями исследования.

Под функционированием системы понимают последовательную смену ее состояний (координат в фазовом пространстве) При этом каждой реализации моделируемого процесса (процесса функционирования системы) соответствует некоторая траектория в n -мерном фазовом пространстве.

Развитие системы – изменение структуры системы и целей ее функционирования.

Цель – это желаемое состояние системы.

Понятие цели дополняет понятие критерия, указывающего на способ (средство) её достижения.

В случае наличия нескольких конфликтующих критериев необходимо введение в рассмотрение дополнительного критерия, разрешающего конфликт между ними (критерия компромисса). Использование критерия компромисса позволяет получить единственное решение в этой области.

В настоящее время при анализе сложных систем получил развитие системный подход, который отличается от классического (индуктивного) подхода.

При классическом подходе система рассматривается путём перехода от частного к общему и синтезируется (конструируется) путём слияния отдельных компонентов, разрабатываемых раздельно.

В отличие от этого системный подход предполагает последовательный переход от общего к частному, когда в основе рассмотрения лежит цель.

При системном подходе необходимо, прежде всего, четко выделить цель моделирования. Цель возникает из решаемых исследователем задач моделирования. Исходя из цели моделирования, решается вопрос, какие элементы войдут в конструируемую модель.

При проектировании сложных систем широко используются:

1. Структурный подход, при которомисследованию подлежат состав выделенных элементов системы и связи между ними. Наиболее общее описание структуры – это топологическое описание, позволяющее определить составные части системы. Это описание хорошо формализуется на базе теории графов.

2. Функциональный подход, при котором исследуются функции, реализация которых возложена на систему.