Повна версія

Головна arrow Екологія arrow Теорія систем в екології

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   ЗМІСТ   >>

Принципи моделювання екологічних систем і процесів

Поняття "модель" і "моделювання". Абстрактна модель системи довільної природи

Оскільки загальна теорія систем розглядає не деякі конкретні системи, а те загальне, що є в різних системах незалежно від їх природи, предметом її вивчення є абстрактні моделі відповідних реальних систем. Основною процедурою системного аналізу є побудова моделей систем і вивчення систем за допомогою цих моделей. Вирішення проблеми розпочинається з вивчення системи. Результатом попереднього вивчення є опис системи на вербальному рівні. В описі системи знання певним чином упорядковуються. Сам опис повинен бути всебічним, систему ми повинні розглянути з різних сторін: історичної, морфологічної і функціональної. Наступним етапом системного аналізу є побудова моделей системи, в яких одержані знання об'єднуються, структуруються, поглиблюються. Модель системи, або сукупність моделей, служить інструментом розуміння і вивчення системи, засобом подачі знань про систему і їх збереження. Моделі систем використовують для вирішення конкретних проблем, що виникають у системі.

Модель є поданням реального об'єкта, системи або поняття в деякій формі, відмінній від форми їх реального існування.

Будь-яка модель – це деяка аналогія (абстракція): для однієї системи повинна існувати інша система, елементи якої з деякої точки зору подібні елементам першої. Повинне існувати відображення, яке елементам модельованої системи ставить у відповідність елементи деякої іншої системи. Крім того, повинне існувати відображення, яке властивостям елементів модельованої системи ставить у відповідність властивості елементів моделювальної системи.

Моделі створюються у процесі моделювання. Моделювання – це непрямий, опосереднений метод наукового дослідження об'єктів пізнання, безпосереднє вивчення яких з певних причин неможливе, недоцільне чи ускладнене шляхом дослідження моделі.

Модель – це деякий матеріальний чи уявний об'єкт, який за певних умов замінює оригінал і може використовуватися для вирішення проблеми щодо об'єкта-оригінала.

Модель – спеціально створений для зручності дослідження об'єкт, який мас потрібний ступінь подібності до модельованого об'єкта, адекватний цілям дослідження, створений суб'єктом чи особою, яка приймає рішення щодо досліджуваної системи.

Більш строге визначення вміщене в енциклопедичному словнику: модель – це матеріальна, знакова або уявна система, що відтворює, імітує чи відображає принципи внутрішньої організації, функціонування, ознаки, характеристики об'єкта дослідження, безпосереднє вивчення якого неможливе, ускладнене чи недоцільне.

Для більшості випадків абстрактна модель системи довільної природи може бути подана за допомогою схеми, зображеної на рис. 4.1, яка є, по суті, ілюстрацією до введених понять.

Абстрактна модель системи довільної природи

Рисунок 4.1 – Абстрактна модель системи довільної природи

Система не існує сама по собі, а виділяється з навколишнього середовища за якою-небудь системоутворювальною ознакою, якою найчастіше є мета системи. Взаємодія системи із зовнішнім середовищем здійснюється через вхід і вихід системи (безліч вхідних і вихідних параметрів).

Під вхідними параметрами системи розуміють комплекс параметрів зовнішнього середовища (зокрема вихідні параметри систем, зовнішніх по відношенню до тієї, що розглядається, наприклад систем управління), що чинять значний вплив на стан і значення вихідних параметрів даної системи і які піддаються обліку і аналізу засобами, що є у розпорядженні дослідника.

Вихідні параметри – це комплекс параметрів системи, що чинить безпосередній вплив на стан зовнішнього середовища і значущих з погляду мети дослідження.

Важливою особливістю функціонування складних систем є принципова невизначеність дійсного стану зовнішнього середовища в кожен момент часу. Природа цієї невизначеності пов'язана з наявністю низки причин, найважливіші з яких обумовлені такими чинниками.

  • 1. Про певні параметри зовнішнього середовища, що, можливо, безпосередньо впливають на поведінку системи (тобто параметри, які потрібно було б віднести до категорії "вхідних"), дослідник часто не знає й, отже, не може їх ураховувати.
  • 2. Деякі параметри зовнішнього середовища не можуть бути виміряні через технічну непристосованість інформаційних засобів.
  • 3. Числові значення параметрів, що враховуються, оцінюються з помилками вимірювань, визначуваними, з одного боку, – внутрішніми шумами вимірювальних пристроїв, а з іншого – зовнішніми перешкодами.

Дія на систему подібних неврахованих чинників компенсується введенням у модель додаткових зв'язків – зовнішніх збурювальних дій або "шумів".

Система може знаходитися в різних станах. Стан будь-якої системи в певний момент часу можна з певною точністю охарактеризувати сукупністю значень параметрів стану q.

Таким чином, система характеризується трьома групами змінних:

• вхідні змінні, що генеруються системами, зовнішніми щодо досліджуваної системи:

(4.1)

• вихідні змінні, що визначають дію досліджуваної системи на навколишнє середовище:

(4.2)

• параметри стану, що характеризують динамічну поведінку досліджуваної системи:

(4.3)

У ході дослідження більшості систем усі три групи введених величин передбачаються функціями часу.

 
<<   ЗМІСТ   >>