Модели решения задач

ПОНЯТИЕ ОБЪЕКТА И СИСТЕМЫ

В любой сфере деятельности человек постоянно стал­кивается с решением задач. Задачи, которые мы решаем, по своему назначению можно разделить на две категории: вычислительные задачи, целью которых является опре­деление некоторой величины, и функциональные задачи, предназначенные для создания некоего устройства, выпол­няющего определенные функции.

Под объектами понимаются предметы и явления, как доступные, так и не доступные чувственному восприятию человека, но оказывающие видимое влияние на другие объ­екты (например, гравитация, инфразвук или электромаг­нитные волны).

Объектом может быть все, что угодно: дом, если разго­вор ведется о доме; звезды, если мы смотрим на звездное небо; голод, если не ели долгое время.

Система — это совокупность взаимодействующих эле­ментов, выделенная в некоторой среде piобладающая спо­собностью удовлетворять определенным потребностям и целям.

Элементы системы — это ее функционально опреде­ленные части, не подлежащие дальнейшему разбиению. Примером системы может служить вуз, элементами которого являются студенты, преподаватели, учебники, компьютеры, лабораторные установки и многое другое.

Модели решения задач

Система может состоять из вещественных элементов, преобразующих состав, массу и форму вещества; энерге­тических элементов, вырабатывающих силовую и электри­ческую энергию; информационных элементов, преобразую­щих информацию в виде формул, знаков и символов.

Взаимодействие между элементами бывает количест­венным или качественным.

В системе можно выделить некоторую часть — подсис­тему, обладающую определенными признаками и недели­мыми элементами.

Например, пару «самолет-двигатель» можно охарак­теризовать понятиями «система—подсистема» или «целое-часть».

Отметим важный принцип «системного эффекта», ко­торый заключается в том, что при объединении элементов в систему у нее появляются новые свойства, которыми не обладал ни один из элементов в отдельности.

Так, главным свойством самолета — способностью ле­тать — не обладает ни одна из составляющих его частей (крылья, двигатель, шасси и т. д.).

Объект, систему, подсистему или ее элемент можно представить в виде некоторого оператора F₀:

У = F₀(x),преобразующего входные переменные х = (х_х, х₂, ..., х_т) в выходные у = (y_Y, y₂, ..., у_п).

Одна часть входных переменных относится к неуправ­ляемым (например, х_Л, х₂, ..., х_т1), другая — к управляе­мым (например, х_т1+1,..., х_т2), изменяющим состояние объ­екта, и оставшаяся — к случайным воздействиям окру­жающей среды (например, х_т2+1,..., х_т), представляющим шум и помеху.

Так, на предприятии неуправляемыми переменными могут быть состав потребляемого сырья и температура воды, управляемыми — число рабочих, количество исполь­зуемого сырья, электроэнергии и т. п., случайными воздей­ствиями — перебои подачи сырья, электроэнергии, влия­ние природных факторов (температуры воздуха и осадков), а выходными — объемы выпускаемых видов продукции.

Система представляет собой «черный ящик», если из­вестно, к каким результатам на выходе приведут опреде­ленные воздействия на входе системы, и не известно, как она устроена «внутри», т. е. ее оператор F₀.