Кіріспе

Теориялық негіздеме
Концептуалды модель термині – концептуалдастыру немесе жалпылау процесінен кейін қалыптасқан кез келген модельді білдіреді. Концептуалды модельдер көбінесе физикалық немесе әлеуметтік болсын, нақты әлемдегі нәрселердің абстракциясы болып табылады. Семантикалық зерттеулер ұғым қалыптасудың түрлі кезеңдерімен байланысты. Семантика – бұл негізінен ұғымдарды, ойлайтын тірі жандардың өзінің тәжірибесінің әртүрлі элементтеріне беретін мағынаны зерттейтін ғылым.

Тұжырымдамалық модельдер мен тұжырымдамалық модельдер

Тұжырымдамалық модельдің құндылығы көбінесе нақты, өткен, қазіргі, болашақ немесе мүмкін жағдайлармен қаншалықты сәйкес келетініне тікелей байланысты болады. Ал тұжырымдамалық модель (ұғымның моделі) мүлдем өзгеше, себебі жақсы модель болу үшін оған нақты әлеммен сәйкестік қажет емес. Жасанды интеллект саласында тұжырымдамалық модельдер мен тұжырымдамалық графтар сарапшы жүйелерді және білімдік жүйелерді құру үшін қолданылады; мұнда талдаушылар өзінің шындық туралы ойларына емес, сарапшылардың шындық туралы пікірлерін бейнелеуге тырысады.

Тұжырымдамалық модельдердің түрі мен қолданылу аясы

Тұжырымдамалық модельдердің түрлері нақтырақ, мысалы, таныс физикалық заттың ойдағы бейнесінен бастап, ақылға бейне түрінде көрінбейтін математикалық модельдердің формалды жалпылануы мен абстракциясына дейін өзгереді. Тұжырымдамалық модельдер бейнелейтін тақырыптың көлемі бойынша да әртүрлі болуы мүмкін. Мысалы, модель жеке бір нәрсені (мәселен, Еркіндік мүсінін), заттардың толық кластарын (мәселен, электронды) және тіпті физикалық ғалам сияқты өте кең тақырып аймақтарын бейнелей алады. Тұжырымдамалық модельдердің алуан түрлілігі мен ауқымы оларды пайдаланатын адамдардың мақсаттарының алуандығына байланысты. Тұжырымдамалық модельдеу – бізді қоршап тұрған физикалық және әлеуметтік әлемнің кейбір аспектілерін түсіну және коммуникация жасау мақсатында формалды түрде сипаттау процесі.

Модельдеу әдістері

Пайдаланушының модельделетін жүйені түсінуін арттыру үшін көптеген техникаларды түрлі салаларда қолдануға болады. Келесі мәтінде бірнеше техника қысқаша сипатталған, алайда одан да көп техникалар бар немесе жасалып жатыр. Көп қолданылатын тұжырымдық модельдеу техникалары мен әдістеріне мыналар жатады: жұмыс процесін модельдеу, еңбек ресурстарын модельдеу, жылдам қолданбаны дамыту, объектінің рөлін модельдеу және Бірыңғай модельдеу тілі (UML).

Деректер ағынын модельдеу

Деректер ағынының модельдеуі (DFM) – жүйе элементтерін графикалық түрде бейнелейтін негізгі түсінік модельдеу әдісі. DFM – бұл салыстырмалы түрде қарапайым әдіс, алайда көптеген түсінік модельдеу әдістері сияқты, жоғары және төмен деңгейдегі суреттеме диаграммаларын құру мүмкіндігі бар. Деректер ағыны диаграммасы көбінесе жүйедегі күрделі мәліметтерді, мысалы, параллель даму мәселелерін немесе уақыттық ақпаратты көрсетпейді, бірақ жүйенің негізгі функцияларын түсінікті етуге көмектеседі. Деректер ағынының модельдеуі – жүйелерді дамытуда қолданылатын маңызды әдіс, ол құрылымдалған жүйелерді талдау және жобалау әдісін (SSADM) пайдаланады.

Элемент қатынастарын модельдеу

Entity–relationship modeling (ERM) – негізінен бағдарламалық жүйелерді бейнелеу үшін қолданылатын түсіндіру модельдеу әдісі. ERM әдісін қолдану нәтижесінде құрылатын қатынас-субъекті диаграммалары әдетте дерекқор модельдері мен ақпараттық жүйелерді көрсету үшін пайдаланылады. Диаграмманың басты құрауы – субъектілер мен қатынастар. Субъектілер тәуелсіз функцияларды, нысандарды немесе оқиғаларды бейнелей алады. Қатынастар субъектілерді бір-бірімен байланыстыруға жауапты. Жүйелік процесті құру үшін қатынастар субъектілермен және процесті толығырақ сипаттауға қажетті атрибуттармен біріктіріледі. Бұл әдіс үшін IDEF1X, Bachman және EXPRESS сияқты бірнеше диаграммалау конвенциялары бар. Бұл конвенциялар – жүйенің әртүрлі аспектілерін көрсету үшін деректерді қарастыру мен ұйымдастырудың әртүрлі жолдары.

Оқиғаға негізделген процесс тізбегі

Оқиғаға негізделген процесс тізбегі (EPC) – бизнес-процестердің ағынын жүйелі түрде жақсартуға бағытталған тұжырымдамалық модельдеу әдісі. Көптеген тұжырымдамалық модельдеу әдістері сияқты, EPC қатынастарды құруға және өңдеуге мүмкіндік беретін элементтер мен функциялардан тұрады. Атап айтқанда, EPC процестің күйін немесе оның жұмыс істеу қағидаларын анықтайтын оқиғалардан құралады. Оқиғалар арқылы ілгерілеу үшін функция/белсенді оқиға орындалуы тиіс. Процесс ағынына қарай, функция оқиға күйін өзгерте алады немесе басқа оқиғаға негізделген процесс тізбектерімен байланысады. EPC-де жүйенің қалай және қандай ережелер бойынша жұмыс істейтінін анықтайтын тағы да бірнеше элементтер бар. EPC техникасын ресурстарды жоспарлау, процестерді жетілдіру және логистика сияқты бизнес-практикаларға қолдануға болады.

Бірлескен өтінімді әзірлеу

Динамикалық жүйелерді әзірлеу әдісі жүйелердің өмірлік циклын тұжырымдамалық түрде модельдеу үшін JEFFF деп аталатын нақты процесс қолданады. JEFFF жобаны бастау алдындағы жоғары деңгейдегі даму жоспарлауға көбірек назар аударуға бағытталған. JAD процесі қатысушылардың жобаның идеясынан бастап аяқталуына дейін сәтті жобаны анықтау, қалыптастыру және жалпы жоспарлау үшін жұмыс істейтін бірнеше семинарларды талап етеді. Бұл әдіс ірі масштабты қолданбалар үшін тиімді емес деп табылған, бірақ кішірек қолданбалар көбінесе тиімділікте қандай да бір пайда көреді.

Орналасу/өту желісі

Петри желілері деп те аталатын бұл тұжырымдамалық модельдеу әдісі, жүйені тікелей математикалық жолдармен сипатталатын элементтер арқылы құруға мүмкіндік береді. Петри желісі, оның детерминистік емес орындалу қасиеттері мен нақты анықталған математикалық теориясының арқасында, бір уақытта жүйе мінез-құлқы мен процестердің параллель орындалуын модельдеуге қолайлы құрал болып табылады.

Мемлекеттік ауысуды модельдеу

Мемлекеттік ауысу модельдеуі жүйе мінез-құлқының сипатталуы үшін мемлекеттік ауысу диаграммаларын қолданады. Бұл диаграммалар жүйе мінез-құлқы мен өзгерістерін анықтау үшін ерекше күйлерді пайдаланады. Көптеген қазіргі модельдеу құралдары мемлекеттік ауысу модельдеуін бейнелеудің әлдебір мүмкіндігіне ие. Мемлекеттік ауысу модельдерін қолдануды шекті күй машиналары үшін логикалық күй диаграммалары және бағытталған графтар ретінде тану оңай.

Техниканы бағалау және таңдау

Тұжырымдамалық модельдеу әдісі кейде кең қолданылу саласын ескере отырып, уәзіхалы болмауы мүмкін, сондықтан тұжырымдамалық модельдеуді іске асыру қиынға соғуы ықтимал. Бұл мәселені шешу және тиісті тұжырымдамалық модельдеу техникасын таңдауда қандай факторларды қарастыру қажеттігін түсіндіру үшін Gemino және Wand ұсынған аяны келесі мәтінде талқыланады. Дегенмен, нақты қолданба үшін тұжырымдамалық модельдеу техникасының тиімділігін бағалау алдында маңызды ұғымды түсіну қажет; Тұжырымдамалық модельдерді олардың графикалық немесе жоғары деңгейдегі бейнелеулері арқылы ғана салыстыру көңілсіздікке әкеледі. Gemino және Wand техниканы таңдағанда тұжырымдамалық модельдеу тіліне баса назар аудару қажеттігін дұрыс айтады. Жалпы, тұжырымдамалық модель тұжырымдамалық модельдеу техникасының бір түрін пайдалана отырып жасалады. Бұл техника модельді қалай құруға болатынын анықтайтын тұжырымдамалық модельдеу тілін қолданады. Қолданылатын нақты тілдің мүмкіндіктерін түсіну тұжырымдамалық модельдеу техникасын дұрыс бағалау үшін маңызды, себебі тіл техниканың сипаттау қабілетін көрсетеді. Сондай-ақ, тұжырымдамалық модельдеу тілі жүйенің бейнелену тереңдігіне тікелей әсер етеді, ол күрделі немесе қарапайым болсын.

Тиісті факторларды есепке алу

Олардың бұрынғы жұмыстарына сүйене отырып, Gemino және Wand әсер ететін факторларды зерттегенде назарда ұстау қажетті бірнеше негізгі мәселені атап көрсетеді: тұжырымдамалық модель көрсетуі тиіс мазмұн, модельді ұсыну тәсілі, модельді пайдаланушылардың ерекшеліктері және тұжырымдамалық модель тілдерінің нақты міндеті. Алайда, саналық модель – адам санасының өзінің физикалық емес, сыртқы бейнесін де білдіруі мүмкін.

Метафизикалық модельдер

Метафизикалық модель – басқа концептуалдық модельдерден өрісінің ауқымдылығымен ерекшеленетін концептуалдық модельдің бір түрі; метафизикалық модель шындықты ең кең түрде бейнелеуге тырысады. Яғни, ол материя мен сана бір немесе екі түрлі зат па, немесе адамдардың еркіндік таңдауы бар ма, жоқ па сияқты түпкілікті мәселелерге жауап беруге шақырылады.

Тұжырымдамалық модель мен семантика моделі

Тұжырымдамалық модельдер мен семантикалық модельдердің көптеген ұқсастықтары бар, бірақ олардың ұсынылу тәсілі, икемділік деңгейі және қолданылуы әртүрлі. Тұжырымдамалық модельдердің нақты бір мақсаты болады, сондықтан негізгі семантикалық ұғымдар «метамодель» деп аталатын жерде алдын ала анықталады. Бұл прагматикалық модельдеуге мүмкіндік береді, бірақ икемділікті шектейді, себебі тек алдын ала анықталған семантикалық ұғымдарды ғана қолдануға болады. Мысалдарға процесс мінез-құлқына арналған ағын схемалары немесе ағаш тәрізді мінез-құлқына арналған ұйымдық құрылым жатады. Семантикалық модельдер көбірек икемді және ашық, сондықтан модельдеу қиынға түседі. Кез келген семантикалық ұғымды анықтауға болады, демек модельдеу қолдауы өте жалпылама болады. Мысалдарға терминологиялар, таксономиялар немесе онтологиялар жатады. Тұжырымдамалық модельде әр тұжырымның бірегей және ерекшеленетін графикалық бейнесі болады, ал семантикалық тұжырымдар көбінесе бірдей болады. Тұжырымдамалық модельде әр тұжырымның алдын ала анықталған, толтырылатын қасиеттері бар, ал семантикалық тұжырымдар қасиеттер ретінде қарастырылатын тұжырымдармен байланысты. Тұжырымдамалық модельде реттілікті өңдеу сияқты операциялық семантиканы енгізуге болады, ал семантикалық модельге реттілік туралы нақты семантикалық анықтама қажет. Тұжырымдамалық модельді немесе семантикалық модельді пайдалану туралы шешім «зерттеліп отырған объектіге», көзделетін мақсатқа, қажетті икемділікке және модельдің қалай түсіндірілетініне байланысты. Егер адам түсіндірсе, графикалық тұжырымдамалық модельдерге басымдық берілуі мүмкін, ал машина түсіндірсе, семантикалық модельдерге басымдық берілуі мүмкін.

Эпистемологиялық модельдер

Эпистемологиялық модель – бұл танымдық модельдің бір түрі, оның мақсаты белгілі және танылатын, сондай-ақ сене алатын және сенуге лайық нәрселерді анықтау.

Логикалық модельдер

Логикада модель – белгілі бір тұжырымның дұрыс болатын түсіндіру түрі. Логикалық модельдерді, ұғымдарды ғана бейнелеуге тырысатындар, мысалы математикалық модельдер; және физикалық объектілерді және фактілерді бейнелеуге тырысатындар, олардың ішінде ғылыми модельдер болып екіге бөлуге болады. Модель теориясы – математикалық логика құралдарын қолдана отырып, топтар, өрістер, графтар немесе тіпті жиын теориясының әлемдері сияқты математикалық құрылымдарды (немесе олардың кластарын) зерттейді. Формальді тілдің сөйлемдеріне мағына беретін жүйе сол тілдің моделі деп аталады. Егер тілдің моделі белгілі бір сөйлемді немесе теорияны (сөйлемдер жиынтығын) қанағаттандырса, онда ол сол сөйлемнің немесе теорияның моделі деп аталады. Модель теориясы алгебрамен және жалпы алгебрамен тығыз байланысты.

Математикалық модельдер

Математикалық модельдер көптеген түрлерде болуы мүмкін, оның ішінде динамикалық жүйелер, статистикалық модельдер, дифференциалдық теңдеулер немесе ойын теориялық модельдер және одан да артығы. Бұл және басқа да модельдердің түрлері бірімен-бірі байланысты болуы мүмкін, ал нақты модельде әртүрлі абстрактілі құрылымдар қолданылуы мүмкін. Математикалық модельдің толыққанды түрі белгілі бір жағдайды модельдеу үшін категория теориясының тілдік нұсқасын пайдаланады. Объектілер арасындағы қатынастар модельдеріне ұқсас, арнайы категориялар немесе эскиздер деректер базасының схемаларына тікелей аударылуы мүмкін. Ерекшелігі – логика категория теориясымен алмастырылады, бұл модельдеу саласына қуатты теоремалар әкеледі, әсіресе әртүрлі модельдер арасында аудару үшін тиімді (категориялар арасындағы функторлар арқылы).

Ғылыми модельдер

Ғылыми модель – күрделі шындықтың жеңілдетілген, абстрактілі бейнесі. Ғылыми модель эмпирикалық объектілерді, құбылыстарды және физикалық процестерді логикалық тұрғыдан бейнелейді. Эмпирикалық ғылымдардың қағидаларын формалдауға жасалған тыраштандырулар, логиктер логика қағидаларын аксиомаға айналдырғандай, шындықты модельдеу үшін интерпретация қолданады. Мұндай тыраштандырулардың мақсаты – шындыққа қайшы теориялық салдарлар тудырмайтын формалды жүйені құру. Осындай формалды жүйеден шығарылған болжамдар немесе басқа да мәлімдемелер, осы ғылыми модельдер дұрыс болған жағдайда ғана, нақты әлемді шағылыстырады немесе бейнелейді.

Статистикалық модельдер

Статистикалық модель – деректерді құру ретінде ұсынылған ықтималдық тарату функциясы. Параметрлік модельде ықтималдық тарату функциясы өзгермелі параметрлерге ие, мысалы, қалыпты таратудағы орташа мән және дисперсия, немесе сызықтық регрессиядағы тәуелсіз айнымалының әртүрлі дәрежелерінің коэффициенттері. Параметриялық емес модельде, мысалы, қайта сынауда (bootstrapping), параметрлері жоқ тарату функциясы болады және ол тек шарттармен шектеледі. Модельді таңдау – бұл бір кластағы тарату функциясын таңдаудың статистикалық әдісі; мысалы, тәуелді айнымалы параметрлік коэффициенттері бар тәуелсіз айнымалының полиномы болатын сызықтық регрессияда модельді таңдау – ең жоғары дәрежелі теру, және оны кросс-валидация сияқты параметрлік емес тәсілдермен жүзеге асыруға болады. Статистикада физикалық құбылыстардың модельдері ғана емес, сонымен қатар психикалық құбылыстардың модельдері де болуы мүмкін. Мысалы, тұтынушылардың мінез-құлқының статистикалық моделі – мінез-құлық физикалық болғандықтан, түсініксіз модель, ал тұтынушылардың қанағаттануының статистикалық моделі – қанағаттану физикалық емес, ақыл-ой құбылысы болғандықтан, түсінік моделі.

Экономикалық модельдер

Экономикада модель – экономикалық процестерді айнымалылар жиынтығы және олардың арасындағы логикалық және/немесе сандық қатынастар жиынтығы арқылы бейнелейтін теориялық құрылым. Экономикалық модель – бұл күрделі процестерді түсіндіруге арналған жеңілдетілген құрылым, көбінесе, бірақ әрқашан математикалық әдістерді пайдаланбайды. Экономикалық модельдер жиі құрылымдық параметрлерді қолданады. Құрылымдық параметрлер – модельде немесе модельдер класындағы негізгі параметрлер. Модельде әртүрлі параметрлер болуы мүмкін, және олардың өзгеруі әртүрлі қасиеттерді жасауға мүмкіндік береді.

Жүйелік архитектурадағы модельдер

Жүйелік модель – жүйенің құрылымын, мінез-құлқын және оның әртүрлі аспектілерін сипаттайтын және бейнелейтін тұжырымдамалық модель. Жүйелік модель екі түрлі тәсілді пайдалана отырып, жүйенің әр түрлі көрінісін ұсынуға мүмкіндік береді. Біріншісі – архитектуралық емес тәсіл, ал екіншісі – архитектуралық тәсіл. Архитектуралық емес тәсіл әр көрініс үшін жеке модельді таңдайды. Ал архитектуралық тәсіл, жүйелік архитектура деп те аталады, көптеген әртүрлі және байланыссыз модельдерді таңдаудың орнына, тек бір біріктірілген архитектуралық модельді қолданады.

Бизнес-процестерді модельдеу

Бизнес процестерін модельдеуде кәсіпорын процесінің моделі жиі бизнес процесінің моделі деп аталады. Процесс модельдері – процесс инженериясы саласындағы маңызды түсініктер. Процесс модельдері:
Бірдей сипаттағы процестердің бір модельге біріктірілуі. Процестің типтік деңгейдегі сипаттамасы. Процесс моделі типтік деңгейде болғандықтан, процесс – оның бір мысалы (инстанциясы) болып табылады. Бір процесс моделі көптеген қолданбаларды дамыту үшін қайталап қолданылады, демек, көптеген мысалдары (инстанциялары) болады. Процесс моделінің бір қолданылуы – нәрселер қалай жасалуы керек, қалай жасалуы тиіс немесе қалай жасалуы мүмкін екенін анықтау, ал нақты процестің өзі – не болып жатыр екенін көрсетеді. Процесс моделі – процесс қалай болады деген шамамен болжам. Процесс қандай болады деген нәрсе нақты жүйелерді дамыту барысында анықталады.

Адамның әрекет ету жүйелерінің тұжырымдамалық модельдері

Адамның іс-әрекеті жүйелерінің тұжырымдамалық модельдері жұмсақ жүйелер әдістемесінде (SSM) қолданылады, ол басқарудағы мәселелерді құрылымдаумен айналысатын жүйелерді талдау әдісі. Бұл модельдер – түсініктердің модельдері; авторлар олардың физикалық әлемдегі жағдайды бейнелеуге бағытталмағанын нақты айтады. Олар ақпараттық талаптарды талдауда (IRA) да қолданылады, ол ақпараттық жүйелерді жобалау және бағдарламалық қамтамасты жасау үшін дамытылған SSM-нің бір түрі.

Логикалық-лингвистикалық модельдер

Логикалық-лингвистикалық модельдеу – SSM-нің тұжырымдамалық модельдерді пайдаланатын тағы бір түрі. Дегенмен, бұл әдіс ұғымдар модельдерін болжамды нақты әлемдегі нысандар мен оқиғалар модельдерімен үйлестіреді. Бұл – модальдық логиканың графикалық бейнесі, онда модальдық операторлар ұғымдар туралы айғақтарды нақты әлемдегі нысандар мен оқиғалар туралы айғақтардан ажыратуға қолданылады.

Субъектінің қатынас моделі

Бағдарламалық жасақтауда, нысан-қатынас моделі (ERM) – деректердің абстрактілі және түсіндірмелік бейнесі. Нысан-қатынас модельдеу – деректер базасын модельдеу әдісі, жүйенің түсіндірмелік схемасының немесе семантикалық деректер моделінің бір түрін, көбінесе реляциялық деректер базасын және оның талаптарын жоғарыдан төменге қарай жасау үшін қолданылады. Осы процесс арқылы құрылған диаграммалар нысан-қатынас диаграммалары, ER диаграммалары немесе ERD деп аталады. Нысан-қатынас модельдері нақты әлемдегі нысандар мен оқиғаларға қатысты қызметтерді қолдауға арналған ақпараттық жүйелерді құруда кеңінен қолданылған. Бұл жағдайда олар түсіндірмелік модельдер болып табылады. Дегенмен, бұл модельдеу әдісі компьютерлік ойындарды немесе грек құдайларының туыстық ағашын құру үшін де пайдаланылуы мүмкін, мұндай жағдайларда ол түсініктерді модельдеу үшін қолданылады.

Домендік модель

Домендік модель – қызығушылық тудыратын саланың құрылымдық элементтері мен олардың тұжырымдық шектеулерін бейнелеуге қолданылатын тұжырымдық модельдің бір түрі (кейде мәселелік домен деп аталады). Домендік модельге әртүрлі нысандар, олардың қасиеттері мен байланыстары, сондай-ақ осы мәселелік доменді құрайтын құрылымдық модель элементтерінің тұжырымдық толықтығын қамтамасыз ететін шектеулер кіреді. Домендік модельде бірнеше тұжырымдық көріністер де болуы мүмкін, мұнда әрбір көрініс доменнің нақты тақырыптық саласына немесе домендік модельге мүдделі тараптар үшін маңызды домендік модельдің белгілі бір бөлігіне қатысты. Нысандар арасындағы қатынас модельдері сияқты, домендік модельдер де ұғымдарды немесе нақты әлемдегі нысандар мен оқиғаларды модельдеу үшін пайдаланылуы мүмкін.