Модуль I.

МОДЕЛИРОВАНИЕ,

КАК МЕТОД ИССЛЕДОВАНИЯ СИСТЕМ

Содержательный модуль 1.

Моделирование – основной метод кибернетики

Тема 1.1. Теория систем и системный анализ

Теория систем включает в себя следующие научные направления:

• общую теорию систем;

• системный анализ;

• моделирование;

• системотехнику;

• кибернетику;

• исследование операций;

• семиотику.

Система и ее основные характеристики

Существует ряд определений понятия «система». Одним из них является следующее.

Система– это множество элементов, объединенных в единое целое для выполнения некоторой функции.

Элементами множества при этом могут являться те или иные предметы, явления, знания, методы и т.д. Соответственно можно говорить о солнечной и транспортной системе, о системе счисления и системе Станиславского, об экономической и геологической системах, о нервной системе, системе химических элементов, системе управления и т.п. Системами являются автомобиль, телефонная сеть, компьютер и т.п.

Существует общая теория систем, изучающая разные по характеру системы с единых позиций. Теория систем является одним из разделов кибернетики. Развитие теории систем, как особой отрасли знаний, связанно с именем австрийского ученого Людвига фон Берталанфи. В 1948г. он выпустил книгу «Общая теория систем».

Важнейшими для систем являются понятия:

• структура системы;

• иерархическая структура;

• взаимодействие с внешней средой;

• состояние системы;

• движение системы;

• устойчивость.

Структура системыопределяется совокупностью элементов и связей между ними.

Так структура университета включает в себя линейные элементы – факультеты и функциональные элементы – бухгалтерию, учебную часть, библиотеку, столовую и т.п., а также связи между ними.

Связи могут быть различного вида:

- вещественные;

- энергетические;

- информационные.

В производственно-экономических системах вещественные связи – это потоки сырья, полуфабрикатов, готовой продукции. В биологических системах – это пути снабжения питательными веществами, кровью.

Энергетические связи – это потоки тепловой или электрической энергии.

Информационные связи – это сигналы управления, команды, приказы и т.д.

Иерархическая структура– это структура системы, части которой связаны отношениями подчинения и (или) включения.

Так университет имеет трехуровневую иерархическую структуру: университет, факультет, кафедры.

Административно-территориальная структура государства также имеет иерархическую структуру, например, государство – области – районы – населенные пункты. При этом территории связаны отношениями включения, а органы управления – отношениями подчинения.

Т.о. иерархическая структура – это многоуровневая система, в которой системы низшего уровня являются подсистемами систем более высокого уровня.

Взаимодействие с внешней средой. Функционирование любой системы происходит в некоторой окружающей ее внешней среде, не входящей в систему, но определенным образом взаимодействующей с ней.

Так человек живет в определенном информационном поле. Он потребляет и выделяет тепловую энергию. Вещественные связи человека с внешней средой состоят в потреблении пищи, воды, кислорода и выделении отходов.

Состояние системыхарактеризуется множеством величин-параметров состояния.

Так состояние человека характеризуется в первую очередь такими параметрами как температура и давление. Кроме того, существует масса других параметров состояния, таких как содержание сахара в крови, коэффициент интеллекта, вес, рост, возраст и т.д. и т.п.

Для университета параметрами состояния, в частности, являются количество факультетов, специальностей, количество студентов, преподавателей и т.д.

Движение системыможет носить различный характер. Так, нормальная экономика обычно имеет характер устойчивого роста (развития). Движение может быть поступательным (поезд), колебательным (часы) и т.д.

Устойчивость системыможет нарушаться в критических ситуациях. Так, автомобиль может потерять устойчивость и перевернуться при повороте на большой скорости. Человек может потерять физическую и психическую устойчивость в результате аварий и травм. Может потерять устойчивость энергетическая система, при этом отключаются от электроснабжения троллейбусные линии, электропоезда, предприятия, больницы и т.п.