Введение

Язык моделирования, используемый в диаграммах потоков энергии. Язык энергетических систем, также известный как энергезе, язык энергетических цепей или универсальные символы систем, — это язык моделирования, применяемый для построения диаграмм потоков энергии в области системной экологии. Он был разработан Говардом Т. Одумом и его коллегами в 1950-х годах в ходе исследований тропических лесов, финансируемых Комиссией по атомной энергии США.

Намерение дизайна

Целью языка энергетических систем было создание возможности обобщенного представления потоков энергии в системах любого масштаба, с учетом законов физики и, в частности, законов термодинамики (см. преобразование энергии в качестве примера). В частности, Х. Т. Одум стремился разработать язык, который бы способствовал интеллектуальному анализу, инженерному синтезу и управлению глобальными системами, такими как геобиосфера и ее многочисленные подсистемы. В рамках этой цели Х. Т. Одум серьезно опасался, что многие абстрактные математические модели подобных систем не соответствуют термодинамическим принципам. Поэтому он использовал аналоговые компьютеры для построения системных моделей, ценя их внутреннюю природу: электронные схемы полезны для моделирования природных систем, которые, как считается, подчиняются законам потока энергии, поскольку сами схемы, подобно природным системам, также подчиняются этим законам, где формой энергии является электричество. Однако Одума интересовали не только сами электронные схемы, но и их потенциал как формальных аналогий для моделирования других систем, в которых также происходит поток энергии. В результате Одум не ограничивал свои исследования анализом и синтезом какой-либо одной изолированной системы. Дисциплина, наиболее тесно связанная с таким подходом и использованием языка энергетических систем, известна как системная экология.

Общие характеристики

При применении электронных схем (и принципиальных схем) к моделированию экологических и экономических систем, Одум считал, что можно вывести универсальные категории, или характерные модули. Более того, он полагал, что общая символическая система, полностью определенная в электронных терминах (включая соответствующую математику), была бы полезна для отображения характеристик реальных систем, таких как общие категории производства, накопления, потока, преобразования и потребления. Таким образом, основополагающие принципы электроники стали центральными элементами языка энергетических систем – универсальной символики Одума. Слева изображен универсальный символ накопления, который Одум назвал модулем Берталанфи в честь теоретика общих систем Людвига фон Берталанфи. Для Одума, чтобы достичь целостного понимания того, как множество, на первый взгляд, различных систем на самом деле влияют друг на друга, было важно иметь универсальный язык с возможностью масштабируемого моделирования – для моделирования систем от глобального до локального уровня, экологических, физических и экономических. Намерение, и для тех, кто продолжает его использовать, заключалось в том, чтобы сделать биологические, физические, экологические, экономические и другие системные модели термодинамически и, следовательно, энергетически обоснованными и верифицируемыми. Как следствие, разработчики этого языка также стремились включить энергетический метаболизм любой системы в сферу исследования.

Пиктографические иконы

Для облегчения обучения, в книге «Моделирование для всех масштабов» Одум и Одум (2000) предложили сначала представлять системы с помощью пиктографических значков, а затем уже определять их в универсальной символике. Поэтому пиктограммы используются в программном обеспечении, таком как ExtendSim, для отображения основных категорий Языка энергетических систем. Некоторые считают, что подобный подход имеет общие корни с проектом изотипов Отто Нейрата, проектом «Характеристика универсальная» Лейбница и трудами Ба́кминстера Фуллера.