Советов Б.Я., Яковлев С.А. Моделирование систем (2001) (1186219), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Решение этойзадачи в значительной степени реализуется в настоящее времяв высшем образовании и сдерживается в школьном образовании пофинансовым причинам, а также и по сложностям выполнения дляотдаленных районов.3. Формирование единой информационной среды непрерывногообразования с созданием баз данных по направлениям и специальностям подготовки, которые бы включали в себя методическиедокументы, энциклопедии, справочники, учебники и учебные пособия, а также дополнительные средства, поддерживающие учебныйпроцесс. Актуальным является представление в международнойсети наших достижений и возможностей.
Необходима организацияобмена информационными ресурсами Российской образовательнойсистемы с международной.4. Необходимо совершенствование инструментальных средствнепрерывного образования, ориентированных на ускоренное освоение материала и приобретение устойчивых навыков обучаемых,а также преследующих цели индивидуального обучения. Сюда можно отнести перспективные программные оболочки по разработкекомпьютерных учебников и методических материалов, программные и аппаратные средства создания компьютерных обучающих систем, средства технологии разработки мультимедиа продуктов, геоинформационных систем и т. д.5. Необходима организация инфраструктуры информатизацииобразования как составной части информатизации общества в целом. Эта структура должна обеспечить создание новых, тиражирование и внедрение существующих информационных технологийв непрерывное образование.18Идеологически при информатизации образования необходимоучитывать ряд принципиальных позиций:• Эволюционное развитие сложившейся методологии образования за счет явных преимуществ новых информационных технологий, а именно, возможность наглядного, динамичного представления информатизации с использованием видеоизображений и звука,применения удаленного доступа для ознакомления с внешним и внесения собственного информационного ресурса в образовании.• Непрерывность и преемственность компьютерного образования на всех уровнях обучения от дошкольного до послевузовского.Непрерывность может быть обеспечена компьютерной поддержкойвсех предметов и дисциплин учебного процесса.• Обеспечение свободы выбора методики, стиля и средств обучения с целью выявления творческих индивидуальных способностей обучаемого в сочетании с возможностью их коллективнойдеятельности на основе информационных технологий и телекоммуникационных систем.• Создание научно и методически основанной системы базовогообразования на основе компьютерных технологий.
Одним из реальных путей решения проблемы в целом является формированиеи реализация региональных научно-технических программ с долевым федеральным и местным бюджетным финансированием придополнительном использовании внебюджетных средств. Предметом специальных исследований коллективов Высшей школы должны стать содержание, методы и средства развития образования какопережающей системы в будущем информационном обществе. Приэтом фундаментальное место занимают методы и средства моделирования, на основе которых можно предсказать будущее. Толькопри устойчивом развитии цивилизации мы можем надеяться напоследовательное становление ноосферы как сферы разума. Будущее развитие человечества должно быть управляемым и в этомаспекте, несомненно, управляемым должно быть и развитие образования.Контрольные вопросы8.1.
Что такое модель системы?8.2. Как определяется понятие «моделирование»?8.3. Что называется гипотезой • аналогией и исследовании систем?8.4. Чем отличается использование метода моделирования при внешнем и внутреннем проектировании систем?8.5. Какие современные средства вычислительной техники используются для моделирования систем?ГЛАВА 1ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ТЕОРИИМОДЕЛИРОВАНИЯ СИСТЕММоделирование начинается с формирования предмета исследований — системы понятий, отражающей существенные для моделирования характеристики объекта. Эта задача является достаточно сложной, что подтверждаетсяразличной интерпретацией в научно-технической литературе таких фундаментальных понятий, как система, модель, моделирование. Подобная*неоднозначность не говорит об ошибочности одних и правильности других терминов,а отражает зависимость предмета исследований (моделирования) как от рассматриваемого объекта, так и от целей исследователя.
Отличительной особенностью моделирования сложных систем является его многофункциональностьи многообразие способов использования; оно становится неотъемлемой частьювсего жизненного цикла системы. Объясняется это в первую очередь технологичностью моделей, реализованных на базе средств вычислительной техники:достаточно высокой скоростью получения результатов моделирования и ихсравнительно невысокой себестоимостью.1.1. ПРИНЦИПЫ СИСТЕМНОГО ПОДХОДАВ МОДЕЛИРОВАНИИ СИСТЕМВ настоящее время при анализе и синтезе сложных (больших)систем получил развитие системный подход, который отличается отклассического (или индуктивного) подхода. Последний рассматривает систему путем перехода от частного к общему и синтезирует(конструирует) систему путем слияния ее компонент, разрабатываемых раздельно.
В отличие от этого системный подход предполагает последовательный переход от общего к частному, когда в основерассмотрения лежит цель, причем исследуемый объект выделяетсяиз окружающей среды.Объект моделирования. Специалисты по проектированию иэксплуатации сложных систем имеют дело с системами управленияразличных уровней, обладающими общим свойством — стремлением достичь некоторой цели. Эту особенность учтем в следующихопределениях системы. Система S — целенаправленное множествовзаимосвязанных элементов любой природы.
Внешняя среда Е —множество существующих вне системы элементов любой природы,оказывающих влияние на систему или находящихся под ее воздействием.20В зависимости от цели исследования могут рассматриватьсяразные соотношения между самим объектом S и внешней средой Е.Таким образом, в зависимости от уровня, на котором находитсянаблюдатель, объект исследования может выделяться по-разномуи могут иметь место различные взаимодействия этого объектас внешней средой.С развитием науки и техники сам объект непрерывно усложняется, и уже сейчас говорят об объекте исследования как о некоторойсложной системе, которая состоит из различных компонент, взаимосвязанных друг с другом. Поэтому, рассматривая системныйподход как основу для построения больших систем и как базусоздания методики их анализа и синтеза, прежде всего необходимоопределить само понятие системного подхода.Системный подход — это элемент учения об общих законахразвития природы и одно из выражений диалектического учения.Можно привести разные определения системного подхода, но наиболее правильно то, которое позволяет оценить познавательнуюсущность этого подхода при таком методе исследования систем, какмоделирование.
Поэтому весьма важны выделение самой системыS и внешней среды Е из объективно существующей реальностии описание системы исходя из общесистемных позиций.При системном подходе к моделированию систем необходимопрежде всего четко определить цель моделирования. Посколькуневозможно полностью смоделировать реально функционирующуюсистему (систему-оригинал, или первую систему), создается модель(система-модель, или вторая система) под поставленную проблему.Таким образом, применительно к вопросам моделирования цельвозникает из требуемых задач моделирования, что позволяет подойти к выбору критерия и оценить, какие элементы войдут в создаваемую модель М.
Поэтому необходимо иметь критерий отбораотдельных элементов в создаваемую модель.Подходы к исследованию систем. Важным для системного подхода является определение структуры системы — совокупностисвязей между элементами системы, отражающих их взаимодействие. Структура системы может изучаться извне с точки зрениясостава отдельных подсистем и отношений между ними, а такжеизнутри, когда анализируются отдельные свойства, позволяющиесистеме достигать заданной цели, т. е. когда изучаются функциисистемы. В соответствии с этим наметился ряд подходов к исследованию структуры системы с ее свойствами, к которым следуетпрежде всего отнести структурный и функциональный.При структурном подходе выявляются состав выделенных элементов системы S и связи между ними.
Совокупность элементови связей между ними позволяет судить о структуре системы. Последняя в зависимости от цели исследования может быть описана на21разных уровнях рассмотрения. Наиболее общее описание структуры — это топологическое описание, позволяющее определитьв самых общих понятиях составные части системы и хорошо формализуемое на базе теории графов.Менее общим является функциональное описание, когда рассматриваются отдельные функции, т. е. алгоритмы поведения системы, и реализуется функциональный подход, оценивающий функции,которые выполняет система, причем под функцией понимаетсясвойство, приводящее к достижению цели. Поскольку функция отображает свойство, а свойство отображает взаимодействие системыS с внешней средой Е, то свойства могут быть выражены в виделибо некоторых характеристик элементов SiW и подсистем Ss системы, либо системы S в целом.При наличии некоторого эталона сравнения можно ввести количественные и качественные характеристики систем.