Modello concettuale - Conceptual model

Un modello concettuale è una rappresentazione di un sistema . Consiste in concetti utilizzati per aiutare le persone a conoscere , comprendere o simulare un soggetto rappresentato dal modello. È anche un insieme di concetti. Al contrario, i modelli fisici sono oggetti fisici , come un modello giocattolo che può essere assemblato e fatto funzionare come l'oggetto che rappresenta.

Il termine può riferirsi a modelli che si formano dopo un processo di concettualizzazione o generalizzazione . I modelli concettuali sono spesso astrazioni di cose nel mondo reale, sia fisico che sociale. Gli studi semantici sono rilevanti per le varie fasi della formazione del concetto . La semantica riguarda fondamentalmente i concetti, il significato che gli esseri pensanti danno ai vari elementi della loro esperienza.

Panoramica

Modelli di concetti e modelli concettuali

Il termine modello concettuale è normale. Potrebbe significare "un modello di concetto" o potrebbe significare "un modello concettuale". Si può fare una distinzione tra cosa sono i modelli e di cosa sono fatti i modelli . Ad eccezione dei modelli iconici, come un modello in scala della Cattedrale di Winchester , la maggior parte dei modelli sono concetti. Ma sono, per lo più, intesi come modelli di stati di cose del mondo reale. Il valore di un modello è solitamente direttamente proporzionale a quanto bene corrisponde a uno stato di cose passato, presente, futuro, attuale o potenziale. Un modello di un concetto è molto diverso perché per essere un buon modello non ha bisogno di questa corrispondenza del mondo reale. Nell'intelligenza artificiale, modelli concettuali e grafici concettuali vengono utilizzati per costruire sistemi esperti e sistemi basati sulla conoscenza ; qui gli analisti si preoccupano di rappresentare l'opinione degli esperti su ciò che è vero, non le proprie idee su ciò che è vero.

Tipo e portata dei modelli concettuali

I modelli concettuali (modelli che sono concettuali) variano nel tipo da quelli più concreti, come l' immagine mentale di un oggetto fisico familiare, alla generalità formale e all'astrattezza dei modelli matematici che non appaiono alla mente come un'immagine. I modelli concettuali variano anche in termini di portata dell'oggetto che si intende rappresentare. Un modello può, ad esempio, rappresentare una singola cosa (ad esempio la Statua della Libertà ), intere classi di cose (ad esempio l'elettrone ) e persino domini molto vasti di argomenti come l'universo fisico. La varietà e la portata dei modelli concettuali è dovuta alla varietà di scopi che le persone che li utilizzano.

La modellazione concettuale è l'attività di descrivere formalmente alcuni aspetti del mondo fisico e sociale che ci circonda ai fini della comprensione e della comunicazione."

Obiettivi fondamentali

Modello di confronto che evidenzia il ruolo del modello concettuale nel processo del sistema

L'obiettivo primario di un modello concettuale è trasmettere i principi fondamentali e le funzionalità di base del sistema che rappresenta. Inoltre, un modello concettuale deve essere sviluppato in modo tale da fornire un'interpretazione del sistema di facile comprensione per gli utenti del modello. Un modello concettuale, se implementato correttamente, dovrebbe soddisfare quattro obiettivi fondamentali.

  1. Migliorare la comprensione di un individuo del sistema rappresentativo
  2. Facilitare la trasmissione efficiente dei dettagli del sistema tra le parti interessate
  3. Fornire un punto di riferimento per i progettisti di sistemi per estrarre le specifiche del sistema
  4. Documentare il sistema per riferimento futuro e fornire un mezzo per la collaborazione

Il modello concettuale svolge un ruolo importante nel ciclo di vita dello sviluppo del sistema complessivo. La Figura 1 di seguito illustra il ruolo del modello concettuale in un tipico schema di sviluppo del sistema. È chiaro che se il modello concettuale non è completamente sviluppato, l'esecuzione delle proprietà fondamentali del sistema potrebbe non essere implementata correttamente, lasciando il posto a problemi futuri o carenze del sistema. Questi fallimenti si verificano nel settore e sono stati collegati a; mancanza di input da parte dell'utente, requisiti incompleti o poco chiari e requisiti mutevoli. Questi anelli deboli nel processo di progettazione e sviluppo del sistema possono essere ricondotti all'esecuzione impropria degli obiettivi fondamentali della modellazione concettuale. L'importanza della modellazione concettuale è evidente quando tali fallimenti sistemici sono mitigati da uno sviluppo completo del sistema e dall'adesione a obiettivi/tecniche di sviluppo comprovati.

Tecniche di modellazione

Poiché i sistemi sono diventati sempre più complessi, il ruolo della modellazione concettuale si è notevolmente ampliato. Con quella presenza ampliata, si sta realizzando l'efficacia della modellazione concettuale nel catturare i fondamenti di un sistema. Sulla base di tale realizzazione, sono state create numerose tecniche di modellazione concettuale. Queste tecniche possono essere applicate in più discipline per aumentare la comprensione da parte dell'utente del sistema da modellare. Alcune tecniche sono brevemente descritte nel testo seguente, tuttavia, molte altre esistono o sono in fase di sviluppo. Alcune tecniche e metodi di modellazione concettuale comunemente usati includono: modellazione del flusso di lavoro , modellazione della forza lavoro , sviluppo rapido di applicazioni , modellazione ruolo-oggetto e Unified Modeling Language (UML).

Modellazione del flusso di dati

La modellazione del flusso di dati (DFM) è una tecnica di modellazione concettuale di base che rappresenta graficamente gli elementi di un sistema. DFM è una tecnica abbastanza semplice, tuttavia, come molte tecniche di modellazione concettuale, è possibile costruire diagrammi rappresentativi di livello superiore e inferiore. Il diagramma di flusso dei dati di solito non trasmette dettagli complessi del sistema come considerazioni sullo sviluppo parallelo o informazioni sui tempi, ma lavora piuttosto per contestualizzare le principali funzioni del sistema. La modellazione del flusso di dati è una tecnica centrale utilizzata nello sviluppo di sistemi che utilizza il metodo di analisi e progettazione dei sistemi strutturati (SSADM).

Modellazione delle relazioni tra entità

La modellazione entità-relazione (ERM) è una tecnica di modellazione concettuale utilizzata principalmente per la rappresentazione del sistema software. I diagrammi entità-relazione, che sono un prodotto dell'esecuzione della tecnica ERM, sono normalmente utilizzati per rappresentare modelli di database e sistemi informativi. I componenti principali del diagramma sono le entità e le relazioni. Le entità possono rappresentare funzioni, oggetti o eventi indipendenti. Le relazioni sono responsabili di mettere in relazione le entità l'una con l'altra. Per formare un processo di sistema, le relazioni vengono combinate con le entità e gli attributi necessari per descrivere ulteriormente il processo. Esistono più convenzioni di diagrammi per questa tecnica; IDEF1X , Bachman e EXPRESS , solo per citarne alcuni. Queste convenzioni sono solo modi diversi di visualizzare e organizzare i dati per rappresentare diversi aspetti del sistema.

Catena di processo guidata dagli eventi

La catena di processo guidata dagli eventi (EPC) è una tecnica di modellazione concettuale utilizzata principalmente per migliorare sistematicamente i flussi dei processi aziendali. Come la maggior parte delle tecniche di modellazione concettuale, la catena di processo guidata dagli eventi è costituita da entità/elementi e funzioni che consentono di sviluppare ed elaborare relazioni. In particolare, l'EPC è costituito da eventi che definiscono in quale stato si trova un processo o le regole con cui opera. Per avanzare attraverso gli eventi, deve essere eseguita una funzione/evento attivo. A seconda del flusso di processo, la funzione ha la capacità di trasformare gli stati degli eventi o collegarsi ad altre catene di processi basate su eventi. All'interno di un EPC esistono altri elementi, che lavorano tutti insieme per definire come e secondo quali regole opera il sistema. La tecnica EPC può essere applicata a pratiche aziendali come la pianificazione delle risorse, il miglioramento dei processi e la logistica.

Sviluppo di applicazioni congiunte

Il metodo di sviluppo dei sistemi dinamici utilizza un processo specifico chiamato JEFFF per modellare concettualmente un ciclo di vita dei sistemi. JEFFF intende concentrarsi maggiormente sulla pianificazione dello sviluppo di livello superiore che precede l'inizializzazione di un progetto. Il processo JAD prevede una serie di workshop in cui i partecipanti lavorano per identificare, definire e in generale mappare un progetto di successo dall'ideazione al completamento. È stato riscontrato che questo metodo non funziona bene per le applicazioni su larga scala, tuttavia le applicazioni più piccole di solito riportano un guadagno netto in termini di efficienza.

Luogo/rete di transizione

Conosciuta anche come reti di Petri , questa tecnica di modellazione concettuale consente di costruire un sistema con elementi che possono essere descritti con mezzi matematici diretti. La rete di Petri, a causa delle sue proprietà di esecuzione non deterministiche e di una teoria matematica ben definita, è una tecnica utile per modellare il comportamento simultaneo del sistema , cioè l'esecuzione simultanea di processi.

Modellazione della transizione di stato

La modellazione della transizione di stato fa uso di diagrammi di transizione di stato per descrivere il comportamento del sistema. Questi diagrammi di transizione di stato utilizzano stati distinti per definire il comportamento e le modifiche del sistema. La maggior parte degli attuali strumenti di modellazione contiene una sorta di capacità di rappresentare la modellazione della transizione di stato. L'uso di modelli di transizione di stato può essere più facilmente riconosciuto come diagrammi di stato logici e grafici diretti per macchine a stati finiti .

Valutazione e selezione della tecnica

Poiché il metodo di modellazione concettuale a volte può essere volutamente vago per tenere conto di un'ampia area di utilizzo, l'effettiva applicazione della modellazione concettuale può diventare difficile. Per alleviare questo problema e far luce su cosa considerare quando si seleziona una tecnica di modellazione concettuale appropriata, il quadro proposto da Gemino e Wand sarà discusso nel testo seguente. Tuttavia, prima di valutare l'efficacia di una tecnica di modellazione concettuale per una particolare applicazione, è necessario comprendere un concetto importante; Confrontare i modelli concettuali concentrandosi specificamente sulle loro rappresentazioni grafiche o di primo livello è miope. Gemino e Wand fanno un buon punto quando sostengono che l'enfasi dovrebbe essere posta su un linguaggio di modellazione concettuale quando si sceglie una tecnica appropriata. In generale, un modello concettuale viene sviluppato utilizzando una qualche forma di tecnica di modellazione concettuale. Tale tecnica utilizzerà un linguaggio di modellazione concettuale che determina le regole su come si arriva al modello. Comprendere le capacità del linguaggio specifico utilizzato è inerente alla valutazione corretta di una tecnica di modellazione concettuale, poiché il linguaggio riflette la capacità descrittiva delle tecniche. Inoltre, il linguaggio di modellazione concettuale influenzerà direttamente la profondità alla quale il sistema può essere rappresentato, sia esso complesso o semplice.

Considerando i fattori che influenzano

Basandosi su alcuni dei loro lavori precedenti, Gemino e Wand riconoscono alcuni punti principali da considerare quando si studiano i fattori che influenzano: il contenuto che il modello concettuale deve rappresentare, il metodo in cui verrà presentato il modello, le caratteristiche degli utenti del modello e il compito specifico dei linguaggi del modello concettuale. Il contenuto del modello concettuale dovrebbe essere considerato al fine di selezionare una tecnica che permetta di presentare le informazioni rilevanti. Il metodo di presentazione ai fini della selezione si concentrerebbe sulla capacità della tecnica di rappresentare il modello al livello previsto di profondità e dettaglio. Le caratteristiche degli utenti o partecipanti al modello sono un aspetto importante da considerare. Il background e l'esperienza di un partecipante dovrebbero coincidere con la complessità del modello concettuale, altrimenti una rappresentazione errata del sistema o l'incomprensione dei concetti chiave del sistema potrebbero portare a problemi nella realizzazione di quel sistema. Il compito del linguaggio del modello concettuale consentirà inoltre di scegliere una tecnica appropriata. La differenza tra la creazione di un modello concettuale di sistema per trasmettere la funzionalità del sistema e la creazione di un modello concettuale di sistema per interpretare tale funzionalità potrebbe coinvolgere due tipi completamente diversi di linguaggi di modellazione concettuale.

Considerare le variabili interessate

Gemino e Wand continuano ad espandere il contenuto della variabile interessata del loro quadro proposto considerando il focus dell'osservazione e il criterio di confronto. Il focus dell'osservazione considera se la tecnica di modellazione concettuale creerà un "nuovo prodotto", o se la tecnica porterà solo a una comprensione più intima del sistema che viene modellato. Il criterio di confronto peserebbe la capacità della tecnica di modellazione concettuale di essere efficiente o efficace. Una tecnica di modellazione concettuale che consente lo sviluppo di un modello di sistema che tenga conto di tutte le variabili di sistema ad alto livello può rendere più efficiente il processo di comprensione della funzionalità del sistema, ma la tecnica manca delle informazioni necessarie per spiegare i processi interni, rendendo il modello meno efficace.

Al momento di decidere quale tecnica concettuale utilizzare, è possibile applicare le raccomandazioni di Gemino e Wand per valutare correttamente la portata del modello concettuale in questione. Comprendere l'ambito dei modelli concettuali porterà a una selezione più informata di una tecnica che affronti adeguatamente quel particolare modello. In sintesi, quando si decide tra le tecniche di modellazione, rispondere alle seguenti domande consentirebbe di affrontare alcune importanti considerazioni di modellazione concettuale.

  1. Quale contenuto rappresenterà il modello concettuale?
  2. Come sarà presentato il modello concettuale?
  3. Chi utilizzerà o parteciperà al modello concettuale?
  4. In che modo il modello concettuale descriverà il sistema?
  5. Qual è il focus di osservazione dei modelli concettuali?
  6. Il modello concettuale sarà efficiente o efficace nel descrivere il sistema?

Un'altra funzione del modello concettuale di simulazione è quella di fornire una base razionale e fattuale per la valutazione dell'adeguatezza dell'applicazione di simulazione.

Modelli in filosofia e scienza

Modello mentale

Nella psicologia cognitiva e nella filosofia della mente, un modello mentale è una rappresentazione di qualcosa nella mente, ma un modello mentale può anche riferirsi a un modello esterno non fisico della mente stessa.

Modelli metafisici

Un modello metafisico è un tipo di modello concettuale che si distingue dagli altri modelli concettuali per la sua portata proposta; un modello metafisico intende rappresentare la realtà nel modo più ampio possibile. Vale a dire che spiega le risposte a domande fondamentali come se materia e mente siano una o due sostanze ; o se gli umani hanno o meno il libero arbitrio .

Modello concettuale vs. modello semantico

I modelli concettuali ei modelli semantici hanno molte somiglianze, tuttavia il modo in cui sono presentati, il livello di flessibilità e l'uso sono diversi. I modelli concettuali hanno un certo scopo in mente, quindi i concetti semantici fondamentali sono predefiniti in un cosiddetto meta modello. Ciò consente una modellazione pragmatica ma riduce la flessibilità, poiché possono essere utilizzati solo i concetti semantici predefiniti. I campioni sono diagrammi di flusso per il comportamento del processo o la struttura organizzativa per il comportamento dell'albero.

I modelli semantici sono più flessibili e aperti, e quindi più difficili da modellare. Potenzialmente è possibile definire qualsiasi concetto semantico, quindi il supporto alla modellazione è molto generico. I campioni sono terminologie, tassonomie o ontologie.

In un modello concettuale ogni concetto ha una rappresentazione grafica unica e distinguibile, mentre i concetti semantici sono per impostazione predefinita gli stessi. In un modello concettuale ogni concetto ha proprietà predefinite che possono essere popolate, mentre i concetti semantici sono correlati a concetti interpretati come proprietà. In un modello concettuale la semantica operativa può essere incorporata, come l'elaborazione di una sequenza, mentre un modello semantico necessita di una definizione semantica esplicita della sequenza.

La decisione se utilizzare un modello concettuale o un modello semantico dipende quindi dall'"oggetto in esame", dall'obiettivo prefissato, dalla flessibilità necessaria e da come viene interpretato il modello. Nel caso dell'interpretazione umana potrebbe esserci un focus sui modelli concettuali grafici, nel caso dell'interpretazione della macchina potrebbe esserci un focus sui modelli semantici.

Modelli epistemologici

Un modello epistemologico è un tipo di modello concettuale il cui ambito proposto è il noto e il conoscibile, il creduto e il credibile.

Modelli logici

In logica , un modello è un tipo di interpretazione in base al quale una particolare affermazione è vera. I modelli logici possono essere ampiamente suddivisi in quelli che tentano solo di rappresentare concetti, come i modelli matematici; e quelli che tentano di rappresentare oggetti fisici e relazioni fattuali, tra cui i modelli scientifici.

La teoria dei modelli è lo studio di (classi di) strutture matematiche come gruppi, campi, grafici o persino universi di teoria degli insiemi, utilizzando strumenti della logica matematica. Un sistema che dà significato alle frasi di un linguaggio formale è chiamato modello per il linguaggio. Se un modello per una lingua soddisfa inoltre una particolare frase o teoria (insieme di frasi), viene chiamato modello della frase o teoria. La teoria dei modelli ha stretti legami con l'algebra e l'algebra universale.

Modelli matematici

I modelli matematici possono assumere molte forme, inclusi ma non limitati a sistemi dinamici, modelli statistici, equazioni differenziali o modelli teorici dei giochi. Questi e altri tipi di modelli possono sovrapporsi, con un dato modello che coinvolge una varietà di strutture astratte.

Un tipo più completo di modello matematico utilizza una versione linguistica della teoria delle categorie per modellare una data situazione. Analogamente ai modelli di relazione tra entità , categorie personalizzate o schizzi possono essere tradotti direttamente in schemi di database . La differenza è che la logica è sostituita dalla teoria delle categorie, che porta potenti teoremi in materia di modellazione, particolarmente utili per tradurre tra modelli disparati (come funtori tra categorie).

Modelli scientifici

Un modello scientifico è una visione astratta semplificata di una realtà complessa. Un modello scientifico rappresenta oggetti, fenomeni e processi fisici empirici in modo logico . I tentativi di formalizzare i principi delle scienze empiriche usano un'interpretazione per modellare la realtà, allo stesso modo i logici assiomatizzano i principi della logica . Lo scopo di questi tentativi è costruire un sistema formale per il quale la realtà sia l'unica interpretazione. Il mondo è un'interpretazione (o un modello) di queste scienze, solo nella misura in cui queste scienze sono vere.

Modelli statistici

Un modello statistico è una funzione di distribuzione di probabilità proposta come generazione di dati. In un modello parametrico , la funzione di distribuzione di probabilità ha parametri variabili, come la media e la varianza in una distribuzione normale , oi coefficienti per i vari esponenti della variabile indipendente nella regressione lineare . Un modello non parametrico ha una funzione di distribuzione senza parametri, come nel bootstrap , ed è solo vagamente confinato da ipotesi. La selezione del modello è un metodo statistico per selezionare una funzione di distribuzione all'interno di una classe di essi; ad esempio, nella regressione lineare in cui la variabile dipendente è un polinomio della variabile indipendente con coefficienti parametrici, la selezione del modello sta selezionando l'esponente più alto e può essere eseguita con medie non parametriche, come con la convalida incrociata .

Nelle statistiche ci possono essere modelli di eventi mentali così come modelli di eventi fisici. Ad esempio, un modello statistico del comportamento del cliente è un modello concettuale (perché il comportamento è fisico), ma un modello statistico della soddisfazione del cliente è un modello di un concetto (perché la soddisfazione è un evento mentale non fisico).

Modelli sociali e politici

Modelli economici

In economia , un modello è un costrutto teorico che rappresenta i processi economici mediante un insieme di variabili e un insieme di relazioni logiche e/o quantitative tra di esse. Il modello economico è un quadro semplificato progettato per illustrare processi complessi, spesso ma non sempre utilizzando tecniche matematiche. Spesso i modelli economici utilizzano parametri strutturali. I parametri strutturali sono parametri sottostanti in un modello o in una classe di modelli. Un modello può avere vari parametri e tali parametri possono cambiare per creare varie proprietà.

Modelli nell'architettura dei sistemi

Un modello di sistema è il modello concettuale che descrive e rappresenta la struttura, il comportamento e altre visualizzazioni di un sistema . Un modello di sistema può rappresentare più viste di un sistema utilizzando due approcci diversi. Il primo è l'approccio non architettonico e il secondo è l'approccio architettonico. L'approccio non architettonico sceglie rispettivamente un modello per ogni vista. L'approccio architetturale, noto anche come architettura di sistema , invece di scegliere molti modelli eterogenei e non correlati, utilizzerà un solo modello architettonico integrato.

Modellazione dei processi aziendali

Astrazione per la modellazione dei processi aziendali

Nella modellazione dei processi aziendali, il modello dei processi aziendali viene spesso definito modello dei processi aziendali . I modelli di processo sono concetti fondamentali nella disciplina dell'ingegneria dei processi. I modelli di processo sono:

  • Processi della stessa natura che sono classificati insieme in un modello.
  • Una descrizione di un processo a livello di tipo.
  • Poiché il modello di processo è a livello di tipo, un processo ne è un'istanza.

Lo stesso modello di processo viene utilizzato ripetutamente per lo sviluppo di molte applicazioni e quindi ha molte istanze.

Un possibile uso di un modello di processo è prescrivere come le cose devono/dovrebbero/potrebbero essere fatte in contrasto con il processo stesso, che è realmente ciò che accade. Un modello di processo è approssimativamente un'anticipazione di come sarà il processo. Quale sarà il processo sarà determinato durante lo sviluppo effettivo del sistema.

Modelli nella progettazione di sistemi informativi

Modelli concettuali dei sistemi di attività umana

I modelli concettuali dei sistemi di attività umana sono utilizzati nella metodologia dei sistemi morbidi (SSM), che è un metodo di analisi dei sistemi che si occupa della strutturazione dei problemi nella gestione. Questi modelli sono modelli di concetti; gli autori affermano specificamente che non intendono rappresentare uno stato di cose nel mondo fisico. Sono anche utilizzati nell'analisi dei requisiti delle informazioni (IRA), che è una variante di SSM sviluppata per la progettazione di sistemi informativi e l'ingegneria del software.

Modelli logico-linguistici

La modellazione logico-linguistica è un'altra variante dell'SSM che utilizza modelli concettuali. Tuttavia, questo metodo combina modelli di concetti con modelli di presunti oggetti ed eventi del mondo reale. È una rappresentazione grafica della logica modale in cui gli operatori modali vengono utilizzati per distinguere affermazioni su concetti da affermazioni su oggetti ed eventi del mondo reale.

Modelli di dati

Modello entità-relazione

Nell'ingegneria del software, un modello di relazione tra entità (ERM) è una rappresentazione astratta e concettuale dei dati. La modellazione entità-relazione è un metodo di modellazione di database, utilizzato per produrre un tipo di schema concettuale o modello di dati semantici di un sistema, spesso un database relazionale, e i suoi requisiti in modo top-down. I diagrammi creati da questo processo sono chiamati diagrammi entità-relazione, diagrammi ER o ERD.

I modelli entità-relazione hanno trovato ampia applicazione nella costruzione di sistemi informativi destinati a supportare attività che coinvolgono oggetti ed eventi nel mondo reale. In questi casi sono modelli concettuali. Tuttavia, questo metodo di modellazione può essere utilizzato per costruire giochi per computer o un albero genealogico degli dei greci, in questi casi sarebbe utilizzato per modellare i concetti.

Modello di dominio

Un modello di dominio è un tipo di modello concettuale utilizzato per rappresentare gli elementi strutturali e i loro vincoli concettuali all'interno di un dominio di interesse (a volte chiamato dominio del problema ). Un modello di dominio include le varie entità, i loro attributi e relazioni, oltre ai vincoli che regolano l'integrità concettuale degli elementi del modello strutturale che compongono quel dominio del problema. Un modello di dominio può anche includere una serie di punti di vista concettuali, in cui ogni punto di vista è pertinente a una particolare area tematica del dominio oa un particolare sottoinsieme del modello di dominio che interessa uno stakeholder del modello di dominio.

Come i modelli di relazione tra entità, i modelli di dominio possono essere utilizzati per modellare concetti o per modellare oggetti ed eventi del mondo reale.

Guarda anche

Riferimenti

Ulteriori letture

link esterno