Моделирование как метод решения прикладных задач

Тема 6. Модели решения функциональных и вычислительных задач

Окружающий нас мир состоит из множества различных объектов по своим размерам сравнимых с человеком – это макромир. Макрообъекты разделяются на живые, неживые и искусственные. Макрообъекты состоят из молекул и атомов, которые в свою очередь, состоят из элементарных частиц – это микромир. Планета Земля ® Солнечная система ® галактика «Млечный путь» ® Вселенная – это мегамир. Каждый из объектов этих миров имеет разнообразные свойства, и при этом объекты постоянно взаимодействуют между собой. Каждый человек в отдельности и общество в целом изучают мир и накапливают знания, на основании которых создаются искусственные объекты. Таким образом, окружающий нас мир можно представить в виде иерархического ряда объектов

Каждый объект состоит из других объектов, т. е. представляет собой систему. С другой стороны, каждый объект может входить в качестве элемента в систему более высокого структурного уровня. Считать объект системой или элементом системы зависит от целей исследования. Состояние системы характеризуется ее структурой, т.е. составом элементов, их отношениями и связями между собой. Необходимым условием существования системы является ее целостное функционирование. Система – это не набор отдельных элементов, а совокупность взаимосвязанных элементов. Взаимосвязь элементов в системе может иметь разную природу. Для неживой природы – это физические взаимодействия:

- мегамир – всемирное тяготение;

- макромир – электромагнитные взаимодействия между атомами;

- микромир – ядерные и электромагнитные взаимодействия между элементарными частицами.

Для живой природы целостность организмов обеспечивается химическими взаимодействиями между клетками, в обществе – социальными связями и отношениями между людьми, в технике – функциональными связями между устройствами и т.д.

Например, компьютер – это целостно функционирующая система, образуется только после физического подключения устройств друг к другу, включения питания и загрузки ОС.

Если из системы удалить хотя бы один элемент, то она может перестать функционировать.

Свойства систем. Каждая система обладает определенными свойствами, которые, в первую очередь, зависят от набора составляющих ее элементов (объектов). Свойства системы зависят также от структуры системы, т.е. от типа отношений и связей элементов системы между собой (алмаз и графит – атомы углерода, но их кристаллические решетки, т.е. связи между атомами существенно различаются).

В систему входят следующие компоненты:

1. Структура – множество элементов системы и взаимосвязей между ними. Все объекты, все системы и все элементы любой системы находятся между собой в определенных взаимосвязях – отношениях. Отношение – это тоже объект, который имеет имя – «равно», «ниже», «больше», «богаче», «старше» и т.д.

2. Входы и выходы – материальные потоки или потоки сообщений, поступающие в систему или выводимые ею.

3. Закон поведения системы – функция, связывающая изменения входа и выхода системы.

4. Цель и ограничения.

Известные свойства системы:

1. Относительность. Это свойство устанавливает, что состав элементов, взаимосвязей, входов, выходов, целей и ограничений зависит от целей исследователя. Реальный мир богаче системы. Поэтому от исследователя и его целей зависит, какие стороны реального мира и с какой полнотой будет охватывать система.

2. Делимость. Означает, что систему можно представить состоящей из относительно самостоятельных частей – подсистем, каждая из которых может рассматриваться как система. Возможность выделения подсистем упрощает анализ всей системы в целом.

3. Свойство целостности. Указывает на согласованность цели функционирования всей системы с целями функционирования ее подсистем и элементов.

Под объектом можно понимать нечто, существующее помимо человека (субъекта), воспринимаемое им своими ощущениями. Любой объект характеризуется свойствами, которые проявляются не только при взаимодействии с субъектом, но и при взаимодействии с другими объектами, входящими в систему. Некоторые свойства могут быть описаны количественно – иметь конкретный набор значений, причем набор конкретных значений различных параметров определяет состояние объекта. Изменение свойств объекта в зависимости от условий называется поведением объекта, а изменение свойств во времени называется процессом (процесс может быть непрерывным, а может быть ограниченным во времени по каким-то критериям, в этом случае он называется событием).

Дата добавления: 2014-01-05