Книжная полка Сохранить
Размер шрифта:
А
А
А
|  Шрифт:
Arial
Times
|  Интервал:
Стандартный
Средний
Большой
|  Цвет сайта:
Ц
Ц
Ц
Ц
Ц

Системный анализ и моделирование процессов в техносфере

Покупка
Артикул: 798557.01.99
Доступ онлайн
750 ₽
В корзину
Учебное пособие соответствует курсу «Системный анализ и моделирование процессов в техносфере». Приведены основные понятия системного анализа, характеристики методических подходов, используемых при моделировании процессов в техносфере. Описаны различные модели математической экологии и методы их построения, основанные как на популяционном, так и на экосистемном подходе. Теоретический материал дополнен контрольными заданиями, которые могут быть использованы при проведении практических занятий и для самостоятельной работы студентов.
Волкова, А. А. Системный анализ и моделирование процессов в техносфере : учебное пособие / А. А. Волкова, В. Г. Шишкунов. - Екатеринбург : Изд-во Уральского ун-та, 2019. - 244 с. - ISBN 978-5-7996-2600-6. - Текст : электронный. - URL: https://znanium.com/catalog/product/1923132 (дата обращения: 28.03.2024). – Режим доступа: по подписке.
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов. Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в ридер.
Министерство науки и высшего образования 
Российской Федерации
Уральский федеральный университет
имени первого Президента России Б. Н. Ельцина

А. А. Волкова, В. Г. Шишкунов

СиСтемный анализ 
и моделирование процеССов 
в теХноСФере

Учебное пособие

Рекомендовано методическим советом
Уральского федерального университета
для студентов вуза, обучающихся 
по направлению подготовки
20.03.01 — Техносферная безопасность

Екатеринбург
Издательство Уральского университета
2019

УДК 502.1-047.44(075.8)
ББК 20.18в6я73
          В67
Рецензенты:
канд. экон. наук, директор УрМФ ФГБУ «ВНИИ труда» Минтруда 
России С. М. Ильин; 
д-р экон. наук, генеральный директор Уральского центра энергосбережения 
и экологии В. П. Ануфриев

Научный редактор — канд. техн. наук, доц. А. О. Хоменко

 
Волкова, А. А.
В67    Системный анализ и моделирование процессов в техносфере : 
учеб. пособие / А. А. Волкова, В. Г. Шишкунов. — Екатеринбург : 
Изд-во Урал. ун-та, 2019. — 244 с.

ISBN 978-5-7996-2600-6

Учебное пособие соответствует курсу «Системный анализ и моделирование 
процессов в техносфере». Приведены основные понятия систем-
ного анализа, характеристики методических подходов, используемых при 
моделировании процессов в техносфере. Описаны различные модели ма-
тематической экологии и методы их построения, основанные как на попу-
ляционном, так и на экосистемном подходе. Теоретический материал до-
полнен контрольными заданиями, которые могут быть использованы при 
проведении практических занятий и для самостоятельной работы студентов.

Библиогр.: 13 назв. Табл. 2. Рис. 43.

УДК 502.1-047.44(075.8)
ББК 20.18в6я73

ISBN 978-5-7996-2600-6 
© Уральский федеральный

 
     университет, 2019

Введение

С

истемный анализ является прямым продолжением 
и дальнейшим развитием такой науки, как киберне-
тика. Существует большое количество различных ее 
определений.
Академик А. И. Колмогоров писал, что «кибернетику опре-
деляют как науку о способах восприятия, хранения, переработ-
ки и использования информации в машинах, живых организ-
мах и их объединениях» [1]. Другие определения дали видные 
российские ученые, академики: А. И. Берг — «наука об управ-
лении сложными динамическими системами и процессами», 
В. М. Глушков — «наука об общих законах преобразования ин-
формации в сложных управляющих системах».
Каждое определение подчеркивает тот или иной аспект на-
уки, а вместе взятые они отражают многообразие конкретных 
областей ее применения. Обобщая различные определения, 
можно прийти к такому заключению: кибернетика — это наука 
об общих закономерностях, принципах и методах управления 
в различных областях материального мира — в технике, био-
логии, обществе.
Управление здесь рассматривается в информационном 
аспекте, поэтому во многих определениях кибернетика пред-
ставляется как наука об информации и общих законах ее преоб-
разования. Прикладные аспекты науки можно отнести к любой 
области исследований: к технике и биологии, физике и социо-
логии и т. п. Теоретическим содержанием этой науки является 
общая теория управления, не связанная непосредственно ни с од-
ной прикладной областью, но применимая в любой из них.

Введение

Многообразие изучаемых объектов, общий характер разра-
батываемых идей и обширная сфера применения оказали свое 
влияние на развитие кибернетики. Появившись в результате 
интеграции на стыке многих наук, кибернетика в ходе своего 
развития начала дифференцироваться, делиться на ряд част-
ных наук в соответствии с областью проводимых исследований 
и использования их результатов. В настоящее время существует 
уже не единая наука кибернетика, а несколько самостоятель-
ных кибернетических наук: теоретическая, техническая, био-
логическая, медицинская, психологическая, правовая, педа-
гогическая, нейрокибернетика и др. В последние десятилетия 
разрабатываются теоретические основы управления безопас-
ностью жизнедеятельности.
Системный анализ расширил сферу исследования киберне-
тики, включив в рассмотрение сложные, многоуровневые си-
стемы. Такие системы чаще всего бывают слабо структуриро-
ваны и в значительной своей части не могут быть полностью 
представлены формализованным описанием.
Системный анализ изучает и такие основополагающие во-
просы, как закономерности образования и функционирования 
сложных многоуровневых систем. Помимо строго формализо-
ванных (кибернетических) методов, системный анализ раз-
рабатывает и предлагает для практического применения эв-
ристические и содержательные методики, которые позволяют 
не только исследовать и проектировать сложнейшие системы, 
но и эффективно управлять ими [1].
Таким образом, системный анализ вобрал в себя лучшие до-
стижения кибернетики: основные понятия динамических си-
стем, методологию моделирования, строгую математизацию 
описания систем и т. д. Вместе с тем системный анализ внес 
современные подходы в исследование систем, их проектиро-
вание и управление: теорию измерений, экспертные оценки, 
теорию и практику принятия решений.

Глава 1.  
Основы системного подхода

1.1. Место системного анализа в системе наук
Мы 

живем и действуем в мире систем, перемещаясь 
из одной в другую, и являемся при этом сами 
весьма сложной системой. Изучением принци-
пов строения и механизмов функционирования систем само-
го различного рода занимается область знаний и их практиче-
ских приложений, называемая системным анализом (анализом 
систем). Иногда совокупность исследований и методологиче-
ских приемов по изучению систем называют также системным 
подходом. Это направление разрабатывалось многими отече-
ственными и зарубежными учеными: Б. Трентовским, Е. Г. Фе-
доровым, А. А. Богдановым — в конце XIX и начале XX в., Н. Ви-
нером, Л. Берталанфи, И. Месаровичем [2], Н. Н. Моисеевым 
и многими другими в наше время [1].
Системный подход является современным принципом ис-
следования и решения задач, но становление его следует рас-
сматривать и в историческом плане. Представления античных 
ученых о природе, человеке и обществе, дошедшие до нас в ми-
фах и философских трудах, уже отличались достаточно сложной 
и удивительно органичной системностью. В этих представле-
ниях находила отражение сложность и взаимосвязанность мно-
гочисленных явлений, фактов и свойств окружающего мира. 
Но эти представления имели не только созерцательный харак-

Глава 1. Основы системного подхода 

тер, с ними люди прошлого жили и добивались поразительных 
успехов в технике, экономической жизни, военном деле.
Стремительное развитие естественных наук в средние века, 
их дифференциация и специализация, тщательное изучение от-
дельных явлений и фактов означали наряду с прогрессом отход 
от принципа системности. Это привело к развитию элемента-
ристского подхода, который глубоко внедрился в научную ме-
тодологию и практику решения задач.
В наше время, уже на новом уровне познания мира, необ-
ходимость возврата к системному подходу как всеобщему ме-
тодологическому принципу стала ощущаться особенно остро 
в связи с увеличением числа практических задач анализа, про-
ектирования и управления сложными системами в технике, 
производстве, экономике и обществе и совмещением в техни-
ческих решениях принципов различных областей науки. Для 
работы с простым объектом вполне достаточно содержатель-
ного (предметного) знания и здравого смысла. Для объектов 
сложных этого недостаточно, необходимо применять еще спе-
циальную методологию.
Методология системности включает системный анализ, си-
стемный подход и теорию систем [1, 3].
Системный анализ возник в ответ на требование практики, 
поставившей нас перед необходимостью изучать и проектиро-
вать сложные системы, управлять ими в условиях неполноты 
информации, ограниченности ресурсов, дефицита времени. 
Другими словами, cистемный анализ можно считать и наукой, 
и искусством, и технологической дисциплиной в зависимости 
от того, с какими системами мы имеем дело (в том числе социальными 
и социотехническими, где решающую роль играют 
люди).
Системный анализ является меж- и наддисциплинарным 
курсом, обобщающим методологию исследования сложных систем: 
технических, природных, социальных.

1.2. Системность как форма существования материи

1.2. Системность как форма существования материи

Любая деятельность может быть более или менее системной. 
Появление проблемы — признак недостаточной системности; 
решение проблемы — результат повышения системности, 
переход на новый, более высокий уровень системности 
в нашей деятельности. Поэтому системность не столько состояние, 
сколько процесс. Системность есть всеобщее свойство материи, 
форма ее существования.
Принцип системности рассматривает явления в их взаимной 
связи, как целостный набор или комплекс.
Признаками системности являются:
· структурированность системы;
· взаимосвязанность составляющих ее частей;
· подчиненность организации всей системы определенной 
цели.
Эти признаки легко обнаружить в нашей практической деятельности:

1) всякое наше осознанное действие преследует определен-
ную цель;
2) в любом действии легко увидеть его составные части, бо-
лее мелкие действия;
3) эти составные части должны выполняться не в произволь-
ном порядке, а в определенной последовательности.
Это и есть та самая определенная, подчиненная цели взаи-
мосвязанность составных частей, которая и является призна-
ком системности (алгоритмичность).

1.3. Системность практической деятельности

Понятие алгоритма возникло сначала в математике и означа-
ло задание точно определенной последовательности однозначно 
понимаемых операций над числами или другими математиче-

Глава 1. Основы системного подхода 

скими объектами. В последние годы стала осознаваться алго-
ритмичность любой деятельности: говорят об алгоритме приня-
тия управленческих решений, обучения, игры в шахматы и даже 
об алгоритмах изобретательской деятельности или композиции 
музыки. При этом отходят от математического понимания ал-
горитма: сохраняя логическую принудительность последова-
тельности действий, мы допускаем, что в алгоритме данной 
деятельности могут присутствовать и такие действия, которые 
не формализованы: важно лишь, чтобы этот этап успешно вы-
полнялся человеком, хотя и неосознанно.
Существует мнение, что «…подавляющее большинство эле-
ментов творческой деятельности, выполняемых человеком 
“легко и просто”, “не думая”, “по интуиции”, на самом деле 
является неосознанной реализацией определенных алгорит-
мизируемых закономерностей, реализацией неосознаваемых, 
но объективно существующих и формализуемых критериев кра-
соты и вкуса».
Подведем итог.
1. Любая деятельность алгоритмична.
2. Не всегда алгоритм реальной деятельности осознается 
(композитор сочиняет музыку, шофер мгновенно реагирует 
на изменение дорожной обстановки, летчик, когда ведет само-
лет на посадку, решает «в уме» систему из 20 дифференциаль-
ных уравнений и т. п.).

3. В случае неудовлетворенности результатом деятельности 
возможную причину неудачи следует искать в несовершенстве 
самого алгоритма.
«Если не получаете желаемого — измените свои действия», — 
гласит старинная китайская поговорка.
Это означает необходимость пытаться выявить алгоритм, ис-
следовать его слабые места, устранять их, т. е. совершенствовать 
алгоритм, повышать системность деятельности.
Таким образом, явная алгоритмизация любой практической 
деятельности является важным средством ее развития.

1.4. Внутренняя системность  познавательных процессов

1.4. Внутренняя системность  
познавательных процессов

Сам процесс познания системен, и знания, добытые чело-
вечеством, также системны.
Некоторые ученые-философы в дальнейшем развили после-
довательность познания и предложили трехступенчатую диа-
лектическую теорию познания, которая состоит:
1) из феноменализма — ступени наблюдения;
2) номинализма — ступени формулировки теорий;
3) ступени выявления фундаментальных принципов [4].
На первой ступени происходит сбор информации, когда каж-
дое явление или эксперимент описывается самостоятельно. 
В развитии механики Ньютона такой ступени соответствуют 
наблюдения Тихо Браге.
На второй ступени формируется внутренняя структура, 
в процессе чего формулируются законы теории. Этой стадии 
соответствуют законы Кеплера.
Третья ступень выявляет наиболее общие законы, которым 
подчиняются изученные явления. Этой стадии соответству-
ет ньютоновский закон движения [4]. Такая трехступенчатая 
теория показывает, что ее диалектическое развитие основано 
на следующих фактах:
1) природа сама по себе имеет многоуровневую структуру;
2) научное познание есть не что иное, как погружение в бо-
лее глубокие слои этой структуры, то есть механизм ди-
алектического познания вытекает из диалектической 
структуры самой природы.
Особенностью познания, которая позволяет поэтапно раз-
решить противоречия между неограниченностью желаний че-
ловека познать мир и ограниченностью существующих воз-
можностей сделать это, между бесконечностью природы 
и конечностью ресурсов человечества, является наличие ана-

Доступ онлайн
750 ₽
В корзину