3. 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.