Язык моделирования

Язык моделирования является любым искусственным языком , который может быть использован для выражения информации или знаний или системы в структуре , которая определена последовательным набором правил. Правила используются для интерпретации значений компонентов в структуре.

Обзор [ править ]

Язык моделирования может быть графическим или текстовым. ^[1]

• Языки графического моделирования используют технику диаграмм с именованными символами, которые представляют концепции, и линии, которые соединяют символы и представляют отношения, а также различные другие графические обозначения для представления ограничений.
• Языки текстового моделирования могут использовать стандартизованные ключевые слова, сопровождаемые параметрами или терминами и фразами естественного языка, чтобы сделать выражения, интерпретируемые компьютером.

Примером языка графического моделирования и соответствующего языка текстового моделирования является EXPRESS .

Не все языки моделирования являются исполняемыми, и их использование не обязательно означает, что программисты больше не нужны. Напротив, исполняемые языки моделирования предназначены для увеличения продуктивности опытных программистов, чтобы они могли решать более сложные проблемы, такие как параллельные вычисления и распределенные системы .

В литературе появляется большое количество языков моделирования.

Типы языков моделирования [ править ]

Графические типы [ править ]

Пример языков графического моделирования в области информатики, управления проектами и системной инженерии:

• Behavior Trees - это формальный язык графического моделирования, используемый в основном в системной и программной инженерии . Обычно используется для однозначного представления сотен или даже тысяч требований к естественному языку , которые обычно используются для выражения потребностей заинтересованных сторон в крупномасштабной интегрированной с программным обеспечением системе.
• Нотация моделирования бизнес-процессов (BPMN и XML- форма BPML) является примером языка моделирования процессов .
• Теория СК состоит из языка моделирования процессов проектирования.
• DRAKON - это универсальный язык алгоритмического моделирования для определения программно-интенсивных систем, схематического представления алгоритма или пошагового процесса, а также семейства языков программирования .
• EXPRESS и EXPRESS-G (ISO 10303-11) - это международный стандартный язык моделирования данных общего назначения .
• Расширенный язык моделирования предприятия (EEML) обычно используется для моделирования бизнес-процессов на нескольких уровнях.
• Блок- схема - это схематическое представление алгоритма или пошагового процесса.
• Язык моделирования Fundamental Modeling Concepts (FMC) для систем с интенсивным программным обеспечением.
• IDEF - это семейство языков моделирования, которое включает IDEF0 для функционального моделирования, IDEF1X для информационного моделирования, IDEF3 для моделирования бизнес-процессов, IDEF4 для объектно-ориентированного проектирования и IDEF5 для моделирования онтологий.
• Структурированное программирование Джексона (JSP) - это метод структурированного программирования, основанный на соответствиях между структурой потока данных и структурой программы.
• LePUS3 - это объектно-ориентированный язык описания визуального дизайна и язык формальных спецификаций, который подходит в первую очередь для моделирования больших объектно-ориентированных ( Java , C ++ , C # ) программ и шаблонов проектирования .
• Объектно-ролевое моделирование (ORM) в области разработки программного обеспечения - это метод концептуального моделирования, который может использоваться как инструмент для анализа информации и правил.
• Сети Петри используют вариации только одной техники построения диаграмм и топологии, а именно двудольного графа . Простота его базового пользовательского интерфейса позволила легко обеспечить обширную поддержку инструментов на протяжении многих лет, особенно в областях проверки моделей, графически ориентированного моделирования и проверки программного обеспечения.
• Southbeach Notation - это язык визуального моделирования, используемый для описания ситуаций в терминах агентов, которые считаются полезными или вредными с точки зрения разработчика. Обозначения показывают, как агенты взаимодействуют друг с другом и улучшает или ухудшает это взаимодействие ситуацию.
• Язык спецификации и описания (SDL) - это язык спецификаций, нацеленный на недвусмысленную спецификацию и описание поведения реактивных и распределенных систем.
• SysML - это предметно-ориентированный язык моделирования для системной инженерии, который определяется как профиль UML (настройка).
• Унифицированный язык моделирования (UML) - это язык моделирования общего назначения , являющийся отраслевым стандартом для определения систем с интенсивным использованием программного обеспечения. UML 2.0, текущая версия, поддерживает тринадцать различных техник диаграмм и имеет широкую поддержку инструментов.
• Фреймворк сервис-ориентированного моделирования (SOMF) - это целостный язык для проектирования моделей архитектуры уровня предприятия и приложений в области корпоративной архитектуры, виртуализации, сервис-ориентированной архитектуры (SOA), облачных вычислений и т. Д. ^[2]
• Описание архитектуры язык (ADL) это язык , используемый для описания и представляют архитектуру системы в виде системы .
• AADL (AADL) - это язык моделирования, который поддерживает ранний и повторный анализ архитектуры системы с точки зрения критичных к производительности свойств с помощью расширяемой нотации, инструментальной инфраструктуры и точно определенной семантики.

Примеры языков графического моделирования в других областях науки.

• EAST-ADL - это предметно-ориентированный язык моделирования, предназначенный для проектирования автомобильных систем.
• Язык энергетических систем (ESL), язык, предназначенный для моделирования экологической энергетики и глобальной экономики.
• IEC 61499 определяет язык моделирования для конкретных областей, предназначенный для распространения систем измерения и управления промышленных процессов.

Текстовые типы [ править ]

Информационные модели также могут быть выражены на формализованных естественных языках, таких как Gellish. ^[3] Gellish имеет варианты естественного языка, такие как Gellish Formal English и Gellish Formal Dutch ( Gellish Formeel Nederlands) и т. д. Gellish Formal English - это язык представления информации или язык семантического моделирования, который определен в Gellish English Dictionary-Taxonomy, который имеет форму Taxonomy-Ontology (аналогично голландскому). Gellish Formal English подходит не только для выражения знаний, требований и словарей, таксономий и онтологий, но и для передачи информации об отдельных вещах. Вся эта информация выражена на одном языке и, следовательно, может быть интегрирована, независимо от того, хранится ли она в центральной, распределенной или в интегрированных базах данных. Информационные модели в Gellish Formal English состоят из наборов Gellish Formal English выражений, в которых используются термины естественного языка и формализованные фразы. Например,Географическая информационная модель может состоять из ряда формальных английских выражений Gellish, таких как:

- Эйфелева башня <находится в> Париже- Париж <классифицируется как> город

тогда как информационные требования и знания могут быть выражены, например, следующим образом:

- башня <должна быть расположена в> географической зоне- город <это своего рода> географическая зона

В таких выражениях Gellish Formal English используются названия концептов (например, «city») и фразы, которые представляют типы отношений (например, «находится внутри» и «классифицируется как a⟩»), которые должны быть выбраны из Gellish English Dictionary-Taxonomy ( или собственного словаря домена). Gellish English Dictionary-Taxonomy позволяет создавать семантически богатые информационные модели, поскольку словарь содержит более 600 стандартных типов отношений и определения более чем 40000 концепций. Информационная модель на Gellish может выражать факты или делать утверждения, вопросы и ответы.

Более конкретные типы [ править ]

В области информатики в последнее время появились более специфические типы языков моделирования.

Алгебраический [ править ]

Языки алгебраического моделирования (AML) - это языки программирования высокого уровня для описания и решения задач высокой сложности для крупномасштабных математических вычислений (то есть задач крупномасштабного типа оптимизации). Одно из особых преимуществ AML, таких как AIMMS , AMPL , GAMS , Mosel , OPL и OptimJэто сходство его синтаксиса с математической записью задач оптимизации. Это позволяет дать очень краткое и удобочитаемое определение проблем в области оптимизации, которое поддерживается определенными языковыми элементами, такими как наборы, индексы, алгебраические выражения, мощные разреженные переменные индекса и обработки данных, ограничения с произвольными именами. Алгебраическая формулировка модели не содержит подсказок, как ее обрабатывать.

Поведенческие [ править ]

Поведенческие языки предназначены для описания наблюдаемого поведения сложных систем, состоящих из компонентов, которые выполняются одновременно. Эти языки сосредоточены на описании таких ключевых понятий, как параллелизм, недетерминизм, синхронизация и коммуникация. Семантические основы поведенческих языков - это исчисление процессов или алгебра процессов .

В зависимости от дисциплины [ править ]

Дисциплина конкретных моделей (DSPM) язык ориентирован на результатах связанных с этапом жизненного цикла разработки конкретных программ. Следовательно, такой язык предлагает отдельный словарь, синтаксис и обозначения для каждой стадии, такой как открытие, анализ, проектирование, архитектура, сокращение и т. Д. Например, на этапе анализа проекта разработчик моделей использует специальные обозначения анализа для предоставления диаграмма предложения анализа. Однако на этапе проектирования используется логическая нотация проектирования для отображения взаимосвязи между программными объектами. Кроме того, передовые практики языка моделирования для конкретных дисциплин не мешают практикам комбинировать различные обозначения в одной диаграмме.

Для домена [ править ]

Доменно-ориентированное моделирование (DSM) - это методология разработки программного обеспечения для проектирования и разработки систем, чаще всего ИТ-систем, таких как компьютерное программное обеспечение. Он предполагает систематическое использование графического предметно-ориентированного языка (DSL) для представления различных аспектов системы. Языки DSM, как правило, поддерживают абстракции более высокого уровня, чем языки моделирования общего назначения, поэтому для определения данной системы требуется меньше усилий и меньше деталей низкого уровня.

Для конкретной платформы [ править ]

Язык моделирования рамки конкретных (FSML) является своего рода предметно-ориентированного языка моделирования , который предназначен для применения рамки объектно-ориентированного. FSML определяют абстракции, предоставляемые фреймворком, как концепции FSML и разлагают абстракции на функции. Функции представляют собой этапы реализации или варианты выбора.

Концепция FSML может быть настроена путем выбора функций и предоставления значений для функций. Такая конфигурация концепции показывает, как концепция должна быть реализована в коде. Другими словами, конфигурация концепции описывает, как должна быть завершена структура, чтобы создать реализацию концепции.

Моделирование информации и знаний [ править ]

Связанные данные и инженерия онтологий требуют, чтобы «базовые языки» представляли сущности и отношения между ними , ограничения между свойствами сущностей и отношений и атрибуты метаданных . JSON-LD и RDF - два основных (и семантически почти эквивалентных) языка в этом контексте, прежде всего потому, что они поддерживают реификацию операторов и контекстуализацию, которые являются важными свойствами для поддержки логики более высокого порядка, необходимой для рассуждений о моделях. Преобразование модели - типичный пример таких рассуждений.

Объектно-ориентированный [ править ]

Языки объектного моделирования - это языки моделирования, основанные на стандартизированном наборе символов и способах их упорядочения для моделирования (части) объектно-ориентированного проектирования программного обеспечения или системного проектирования.

Некоторые организации широко используют их в сочетании с методологией разработки программного обеспечения для перехода от начальной спецификации к плану реализации и для передачи этого плана всей группе разработчиков и заинтересованных сторон. Поскольку язык моделирования является визуальным и находится на более высоком уровне абстракции, чем код, использование моделей способствует формированию общего видения, которое может предотвратить проблемы различной интерпретации на более позднем этапе разработки. Часто для построения этих моделей используются программные инструменты моделирования, которые затем могут быть автоматически переведены в код.

Виртуальная реальность [ править ]

Язык моделирования виртуальной реальности (VRML), до 1995 года известный как язык разметки виртуальной реальности, представляет собой стандартный формат файла для представления трехмерной (3D) интерактивной векторной графики, разработанный специально с учетом всемирной паутины.

Другое [ править ]

• Язык описания архитектуры
• Язык моделирования лица
• Язык генеративного моделирования
• Язык моделирования Java
• Промела
• Язык моделирования Ребека
• Язык моделирования услуг
• Язык моделирования веб-сервисов
• X3D

Приложения [ править ]

Различные типы языков моделирования применяются в различных дисциплинах, включая информатику , управление информацией , моделирование бизнес-процессов , разработку программного обеспечения и системную инженерию . Языки моделирования могут использоваться для указания:

• Системные Требования,
• структуры и
• поведение.

Языки моделирования предназначены для точного определения систем, чтобы заинтересованные стороны (например, клиенты, операторы, аналитики, проектировщики) могли лучше понять моделируемую систему.

Более зрелые языки моделирования точны, последовательны и исполняемы. Ожидается, что неформальные методы построения диаграмм, применяемые с помощью инструментов рисования, дадут полезные графические представления системных требований, структур и поведения, но не более того. Однако ожидается, что исполняемые языки моделирования, применяемые при надлежащей поддержке инструментов, автоматизируют проверку и валидацию системы , моделирование и генерацию кода из одних и тех же представлений.

Качество [ править ]

Обзор языков моделирования необходим, чтобы иметь возможность назначить языки, подходящие для различных настроек моделирования. В термин «настройки» мы включаем заинтересованные стороны, предметную область и связанные знания. Оценка качества языка - это средство, направленное на создание более совершенных моделей.

Рамки для оценки [ править ]

Здесь качество языка указывается в соответствии со структурой SEQUAL для качества моделей, разработанной Krogstie, Sindre and Lindland (2003), поскольку это структура, которая связывает качество языка с структурой общего качества модели. В этой структуре используются пять областей для описания качества языка, и они должны выражать как концептуальную, так и визуальную нотацию языка. Мы не будем вдаваться в подробное объяснение базовой структуры качества моделей, а сосредоточимся на областях, используемых для объяснения структуры качества языка.

Соответствие домена [ править ]

Структура заявляет способность представлять домен как соответствие предметной области. Заявление уместность может быть немного расплывчато, но в данном контексте это означает , что в состоянии выразить . В идеале вы должны уметь выражать только то, что находится в домене, но быть достаточно мощным, чтобы включать все, что находится в домене. Это требование может показаться немного строгим, но цель состоит в том, чтобы получить визуально выраженную модель, которая включает все, что имеет отношение к предметной области, и исключает все, что не подходит для предметной области. Чтобы добиться этого, язык должен хорошо различать нотации и синтаксисы , которые полезно представлять.

Соответствие участника [ править ]

Чтобы оценить соответствие участников, мы пытаемся определить, насколько хорошо язык выражает знания, которыми обладают заинтересованные стороны. Это связано с проблемами, поскольку знания заинтересованных сторон субъективны. Знание заинтересованной стороны является неявным и явным. Оба типа знаний носят динамический характер. В этой структуре учитывается только явный тип знания. Язык должен в значительной степени выражать все явные знания заинтересованных сторон, относящиеся к предметной области.

Соответствие моделистов [ править ]

В последнем абзаце сказано, что знания заинтересованных сторон должны быть представлены в хорошей форме. Кроме того, крайне важно, чтобы язык мог выражать все возможные явные знания заинтересованных сторон. Ни одно знание не должно оставаться невыраженным из-за недостатка в языке.

Уместность понятности [ править ]

Соответствие понятности гарантирует, что социальные субъекты понимают модель из-за последовательного использования языка. Для этого в основу включен набор критериев. Общее значение, которое они выражают, заключается в том, что язык должен быть гибким, легким в организации и легко отличать различные части языка внутри себя, а также от других языков. В дополнение к этому, цель должна быть как можно более простой и чтобы каждый символ в языке имел уникальное представление.

Соответствие инструмента [ править ]

Чтобы гарантировать, что фактически смоделированная область может использоваться для анализа и дальнейшей обработки, язык должен гарантировать, что можно рассуждать автоматически. Для этого он должен включать формальный синтаксис и семантику. Еще одно преимущество формализации - это возможность обнаруживать ошибки на ранней стадии. Не всегда язык, лучше всего подходящий для технических участников, тот же самый, что и для социальных.

Организационная целесообразность [ править ]

Используемый язык соответствует организационному контексту, например, что язык стандартизирован в организации или поддерживается инструментами, которые выбраны в качестве стандартных в организации.

См. Также [ править ]

Ссылки [ править ]

Дальнейшее чтение [ править ]

• Джон Крогсти (2003) «Оценка UML с использованием общей структуры качества» . SINTEF Telecom andInformatics and IDI, NTNU, Норвегия
• Krogstie и Sølvsberg (2003). Инженерия информационных систем: концептуальное моделирование с точки зрения качества . Институт компьютерных и информационных наук. \
• Анна Гунхильд Нисетволд и Джон Крогсти (2005). «Оценка языков моделирования бизнес-процессов с использованием общей структуры качества» . Институт компьютерных и информационных наук.

Внешние ссылки [ править ]

Викискладе есть медиафайлы, связанные с языками моделирования .

• Основные концепции моделирования
• Портал языков моделирования программного обеспечения
• BIP - Построение систем реального времени на основе дополнительных компонентов
• Великолепный формальный английский