Кіріспе

Тұжырымдаманы немесе процесті сынау үшін жасалған алғашқы үлгі немесе модель. Прототип – тұжырымдаманы немесе процесті сынау үшін жасалған өнімнің алғашқы үлгісі, моделі немесе нұсқасы. Бұл термин семантика, дизайн, электроника және бағдарламалық жасақтама сияқты әртүрлі салаларда қолданылады. Прототиптер жүйелік талдаушылар мен пайдаланушыларға жаңа дизайнды бағалауға және дәлдігін арттыруға көмектеседі. Прототиптеу теориялық емес, нақты жұмыс істейтін жүйеге қатысты техникалық ерекшеліктерді анықтауға мүмкіндік береді. Физикалық прототиптердің тарихы ұзақ, ал қағаз және виртуалды прототиптер оларды толықтырады. Кейбір дизайн жұмыс ағыны модельдерінде прототип жасау (кейде материализация деп аталатын процесс) идеяны ресмилендіру мен бағалау кезеңдері арасындағы қадам болып табылады. Прототип – "прототиптік" термині қолданылатын нәрсенің типтік мысалы болуы мүмкін. Бұл қабылданған норма саналатын объектілерді, мінез-құлықтарды және түсініктерді анықтауға пайдалы термин, және ол стереотиптер мен архетиптер сияқты ұғымдармен байланысты. "Прототип" сөзі грек тіліндегі πρωτότυπον (prototypon) – "алғашқы форма", πρωτότυπος (prototypos) – "түпнұсқа, алғашқы" сөздерінен шыққан, бұл сөздер πρῶτος (protos) – "бірінші" және τύπος (typos) – "бейне" (алғашқыда соққыдан қалған із, кейіннен қалыптау арқылы жасалған із ( "жазу машинасы" терминін ескеріңіз); түсіндірілу бойынша – жарақат немесе белгі; аналогия бойынша – пішін, яғни мүсін, (метафоралық) стиль немесе ұқсастық; еліктеу немесе иллюстрациялық мысал үшін үлгі) сөздерінен құралған.

Прототиптердің ерекшеліктері мен шектеулері

Инженерлер мен прототиптеу мамандары жобаның ерекшеліктерін дәл үлгілеу үшін прототиптердің шектеулерін түсінуге тырысады. Прототиптердің өзіндік табиғаты бойынша соңғы өндіріс дизайнынан белгілі бір шарттылықтарды білдіретінін мойындау маңызды. Бұл дизайнерлердің білімі мен таңдауына ғана емес, сонымен қатар «карта-аумақ қатынасына» байланысты прототиптердің ішкі шектеулерінен де туындайды. Қандай карта нақты аумақты толыққанды көрсетуге мүмкін емес, тек оның абстракциясы болса, немесе «меню тағамды бейнелейді», бірақ дайындалған тағамның барлық егжей-тегжейін жасыра алмайды, солайша прототип – «нақты» түпкілікті өнімнің қажетті түрде шамалы және толық емес көшірмесі. Бұдан өзге, прототиптеушілер мақсатты және кездейсоқ таңдаулар мен шарттылықтар жасайды, себебі бұл шығындарды және уақытты үнемдеуге, сондай-ақ дизайн назарын және орындалуын «маңызды» және «елеусіз» аспектілерге шоғырландыруға мүмкіндік береді. Материалдардың, процестердің және жобалаудың нақтылығындағы айырмашылықтарға байланысты, өндіріс дизайны дұрыс болғанымен, прототип қанағаттанарлық жұмыс істемеуі мүмкін. Керісінше, және сәл интуитивті емес сипатта: прототиптер жақсы жұмыс істей алады, бірақ өндіріс дизайны мен нәтижесі сәтсіз болуы мүмкін, себебі прототиптеу материалдары мен процестері өндіріс материалдарынан артық нәтиже беруі мүмкін. Жалпы, материалдар мен процестердегі тиімсіздіктерге байланысты жеке прототиптің құны соңғы өндіріс құнынан әлдеқайда жоғары болады деп күтуге болады. Прототиптер сонымен қатар оптимизация мен жетілдіру арқылы шығындарды азайту мақсатында жобаны қайта қарау үшін де қолданылады. Прототиптік сынақтар жобаның жоспарланғандай жұмыс істемеу тәуекелін азайтуға көмектеседі, алайда прототиптер барлық тәуекелді толығымен жоя алмайды. Прототиптің өнімнің күтілетін соңғы өнімділігімен сәйкес келу қабілетіне қатысты нақты және практикалық шектеулер бар, сондықтан өндіріс дизайнымен алға жылжу алдында кейбір шарттылықтар мен инженерлік шешімдер қабылдануы керек. Толық жобаны жасау көбінесе қымбатқа соғады және көп уақытты алады, әсіресе егер ол бірнеше рет қайталанса – толық жобаны жасау, проблемаларды анықтау және оларды шешу жолдары, содан кейін тағы да бір толық жобаны жасау. Оның орнына, бастапқы прототиптер үшін жылдам прототиптеу немесе жедел әзірлеу әдістері қолданылады, олар толық жобаның бір бөлігін, бірақ оның барлығын емес, іске асырады. Бұл дизайнерлер мен өндірушілерге дизайнның ең көп проблема тудыруы мүмкін бөліктерін жылдам және арзан бағада сынап, оларды шешуге және содан кейін толық жобаны жасауға мүмкіндік береді. Бұл интуицияға қарсы идея – бір нәрсені жасаудың ең жылдам жолы – алдымен басқа нәрсені жасау – мұңғажайлық және Томсонның телескоп ережесімен ортақ.

Инженерлік ғылымдар

Технологияны зерттеуде технологиялық демонстратор – жаңа технологияның немесе болашақ өнімнің идеясын растайтын және демонстрациялық үлгі ретінде қызмет ететін прототип. Ол технологияның мүмкіндіктерін дәлелдейді және оның қолданылу аймақтарын көрсетеді. Ірі жобаларда сынақ алаңы – жаңа технологияларды, компоненттерді, ғылыми теорияларды және есептеу құралдарын қатаң сынақтан өткізуге арналған платформа және прототиптік әзірлеу ортасы. Компьютерлік модельдеудегі соңғы жетістіктер физикалық прототип жасау қажеттігін жоюға мүмкіндік береді (жарнамалық мақсаттар үшін, мүмкін, кіші масштабта жасаудан басқа). Оның орнына, соңғы өнімнің барлық аспектілері компьютерлік модельдеу арқылы жүзеге асырылады. Мұндай дамудың мысалы – Boeing 787 Dreamliner ұшағы, онда алғашқы толық көлемді физикалық нұсқасы сериялық өндіріс желісінде жасалған. Компьютерлік модельдеу қазір автомобиль дизайнында кеңінен қолданылады, сыртқы түрінде (көліктің стилі мен аэродинамикасында) де, функционалдығында да – әсіресе, көліктің қауіпсіздігін арттыру және жанармай үнемдеу үшін салмағын азайту мақсатында.

Механикалық және электрлік инженерлік

Прототип сөзінің ең көп қолданылатыны – әскери емес машинаның (мысалы, автомобильдер, тұрмыстық техника, тұтынушы электроникасы) функционалды, бірақ тәжірибелік нұсқасы. Дизайнерлер оны жаппай өндіріс арқылы жасауды қалайды, ал макет – машинаның сыртқы түрінің инертті бейнесі, көбінесе беріктігі төмен материалдардан жасалған. Электрониканы жобалайтын адамдар алғашқы прототипті әдетте "DIP" корпустарында, макеттік платада немесе перфорациялық платада құрастырады. Бірақ, бағасы төмендегендіктен және көптеген компоненттер DIP корпустарында емес, тек басылымды платаға орналастыруға арналған SMT корпустарында ғана қолжетімді болғандықтан, енді көбінесе алғашқы функционалды прототипті өндірістік басылымды платаға ұқсас "прототиптік басылымды платада" жасайды. Әскери техника және авиация саласындағы мамандар "тәжірибелік" және "қызметтік сынақ" терминдерін пайдалануды жөн көреді.

Компьютерлік бағдарламалау және компьютерлік ғылым

Прототиптік бағдарламалық жасақтама көбінесе альфа-нұсқа деп аталады, яғни ол жұмыс істейтін алғашқы нұсқа. Әдетте, тек бірнеше функция іске асырылады, альфаның басты мақсаты – мүмкіндіктерді қосуға болатын функционалдық базалық кодты құру. Альфа-нұсқаға қажетті мүмкіндіктердің көп бөлігі енгізілгеннен кейін, ол бағдарламаның барлық бөліктерін сынау және даму кезінде болжалмаған жағдайларда дұрыс жұмыс істеуі үшін бета-нұсқаға айналады. Көбінесе, соңғы пайдаланушылар бастапқы кезеңде қосымшаның толық мақсаттарын, егжей-тегжейлі кіріс, өңдеу немесе шығыс талаптарын толыққанды ұсына алмайды. Пайдаланушылардың бағалауынан кейін, олардың пікірлеріне негізделген жаңа прототип құрылады, және цикл қайтадан тұтынушы бағалауына оралады. Цикл пайдаланушыны тыңдаудан басталады, содан кейін макет жасалады немесе өңделеді, пайдаланушыға макетті сынауға мүмкіндік беріледі, сосын нәтиже кері қайтарылады. Қазір қолданбаларды жылдам симуляциялауға көмектесетін қолданбалар симуляциясы бағдарламалық жасақтамасы деп аталатын құралдардың жаңа буыны пайда болды. Экстремалды бағдарламалау итеративті дизайнды қолданып, бастапқы прототипке бір-бірлеп мүмкіндіктерді бірте-бірте қосады.

Басқа бағдарламалау/есептеу тұжырымдамалары

Көптеген бағдарламалау тілдерінде функция прототипі – бұл процедураның немесе функцияның жариялануы (бағдарламалық жасақтаманы прототиптеумен шатастыруға болмайды). Бұл термин көбінесе C/C++ тіліне тән; осы ұғымды білдіру үшін қолтаңба, тип және интерфейс сияқты басқа да терминдер қолданылады. Прототиптік бағдарламалауда (объектіге бағытталған бағдарламалаудың бір түрі) жаңа объектілер қолданыстағы объектілерді көшіру арқылы жасалады, олар прототиптер деп аталады. Бұл термин Prototype Javascript Framework-ті де білдіруі мүмкін. Сонымен қатар, бұл термин прототиптік дизайн үлгісіне де қатысты болуы мүмкін. Ұйымдар мен кәсіпорындардағы үздіксіз оқу тәсілдері бағдарламалық модельдер арқылы бизнес немесе процестердің прототиптерін де пайдалана алады. Прототипілік концепциясы веб-сайттың күтілетін стандарттан қаншалықты алшақтығын және бұл сайттың дизайнына қолданушының қызығушылығын төмендетуіне әкелетінін сипаттау үшін қолданылады.

Масштабты модельдеу

Масштабты модельдеу саласында (теміржол модельдеуі, көлік модельдеуі, ұшақ модельдеуі, әскери модельдеу және т.б. сияқты), прототип – бұл масштабтағы модельдің нақты дүниедегі негізі немесе бастауы, мысалы, нақты EMD GP38 2 локомотиві, ол Athearn (басқа өндірушілердің арасында) локомотив моделінің прототипі болып табылады. Техникалық тұрғыдан алғанда, кез келген тірі емес объект модель үшін прототип ретінде қызмет ете алады, оның ішінде құрылыстар, жабдықтар және тұрмыстық техникалар және т.б., бірақ көбінесе прототиптер автомобильдерді қоса алғанда, толық өлшемді нақты көліктерді білдіреді (1957 жылғы Chevy прототипі көптеген модельдерді тудырды), әскери техника (мысалы, M4 Sherman, АҚШ әскери модельдеушілерінің арасында танымал), теміржол жабдықтары, жүк көліктері, мотоциклдер және ғарыш кемелері (Apollo/Saturn V немесе ISS сияқты нақты дүниедегілер). 2014 жылғы мәліметтер бойынша, қарапайым жылдам прототиптеу машиналары (мысалы, 3D принтерлер) шамамен 2000 доллар тұрады, ал үлкен және дәл машиналар 500 000 долларға дейін жетеді.

Сәулет

Архитектурада прототиптеу – архитектуралық модель жасау (кейін масштабты модельдеу түрі ретінде) немесе эстетикалық немесе материалдық тәжірибелердің бір бөлігі, мысалы, Австралиядағы Forty Wall House ашық кодты материалдық прототиптеу орталығы. Архитекторлар идеяларды құрылымдық, эстетикалық және техникалық жағынан сынап көру үшін прототиптер жасайды. Прототиптің жұмыс істеуі немесе істемеуі маңызды емес: архитектуралық прототиптеу – сәулетшінің түсінікке келуіне көмектесетін ашылу процесі.

Метрология

Метрология ғылымы мен практикасында прототип – белгілі бір физикалық шаманың өлшеу стандарты ретінде қолданылатын, адам жасаған объект, оған сәйкес аталған физикалық шаманың барлық өлшемдері негізделген. Кейде осы стандартты затты артефакт деп атайды. Халықаралық бірліктер жүйесінде (СИ) 2019 жылдың 20 мамырынан бастап прототиптік стандарт жоқ. Осы күнге дейін қолданылған соңғы прототип – килограммның халықаралық прототипі, Франциядағы Севр қаласында (Париждің маңындағы қала) Халықаралық салмақтар мен өлшемдер бюросында сақталатын платина-иридийден жасалған қатты цилиндр. Ол – дәл бір килограмм массасы деп анықталған. Осы прототиптің көшірмелері көптеген елдерге килограммның ұлттық стандартын білдіру үшін жасалып, таратылады және олар Париж прототипімен салыстырылады. Қазір килограмм Планк тұрақтысы h-ның дәл 6.62607015 мәніне тең етіліп, жаңадан анықталды.

1960 жылға дейін метр платина-иридий прототиптік сызықпен, оның үстінде екі белгімен (олар, анықтама бойынша, бір метрге тең арақашықтықта орналасқан) – метрдің халықаралық прототипі арқылы анықталды. 1983 жылы метр бос кеңістікте жарықпен бір секундтың 1/299,792,458 бөлігінде жүріп өтетін қашықтық ретінде жаңадан анықталды (осылайша жарық жылдамдығы секундына 299,792,458 метр деп белгіленді).

Табиғи ғылымдар

Көптеген ғылымдарда, патологиядан таксономияға дейін, прототип – бүкіл санат үшін жақсы үлгі көрсететін ауру, түр сияқты нәрсені білдіреді. Биологияда прототип – түрдің немесе басқа топтың ата тегі немесе алғашқы нысаны; архетип. Мысалы, Сенегал бихиры өзінің Polypterus туысының прототипі саналады.