11_2.2

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 т. д.) 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. Вместе с тем, планеты состоят из атомов различных химических элементов, а атомы — из элементарных частиц. Можно сделать вывод, что практичес­ки каждый объект состоит из других объектов, т. е. пред­ставляет собой систему.

Система состоит из объектов, которые называются элементами системы.

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).

Состояние системы характеризуется ее структурой, т. е. 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, т. е. прекратит свое существование как система.

Статические информационные модели. Любая система существует в пространстве и времени. В каждый момент времени система находится в определенном состоянии, кото­рое характеризуется составом элементов, значениями их свойств, величиной и характером взаимодействия между элементами и т. д.

Так, состояние Солнечной системы в любой момент вре­мени характеризуется составом входящих в нее объектов (Солнце, планеты и др.), их свойствами (размерами, положе­нием в пространстве и т. д.), величиной и характером взаи­модействия между собой (силами тяготения, с помощью электромагнитных волн и т. д.).

Модели, описывающие состояние системы в определен­ный момент времени, называются статическими информа­ционными моделями.

В физике примерами статических информационных мо­делей являются модели, описывающие простые механизмы, в биологии — модели строения растений и животных, в хи­мии — модели строения молекул и кристаллических решеток и т. д.

Динамические информационные модели. Состояние систем изменяется во времени, т. е. 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 т. д.

Модели, описывающие процессы изменения и развития систем, называются динамическими информационными мо­делями.

В физике динамические информационные модели опи­сывают движение тел, в биологии — развитие организмов или популяций животных, в химии — процессы прохожде­ния химических реакций и т. д.