نموذج مفاهيمي

عادةً ما تتناسب قيمة النموذج المفاهيمي طرديًا مع مدى تطابقه مع حالة ماضية أو حاضرة أو مستقبلية، فعلية أو محتملة. أما نموذج المفهوم (نموذج للمفهوم) فهو مختلف تمامًا، إذ لا يشترط أن يتطابق مع الواقع ليكون نموذجًا جيدًا. ^{[ 3 ]} في مجال الذكاء الاصطناعي، تُستخدم النماذج المفاهيمية والرسوم البيانية المفاهيمية لبناء أنظمة الخبراء والأنظمة القائمة على المعرفة ؛ حيث يهتم المحللون بتمثيل رأي الخبراء حول الحقيقة، لا أفكارهم الشخصية.

تتنوع النماذج المفاهيمية في أنواعها، بدءًا من النماذج الملموسة، كالصورة الذهنية لجسم مادي مألوف، وصولًا إلى النماذج الرياضية ذات الطابع العام والتجريدي ، والتي لا تظهر للعقل كصورة. كما تتنوع النماذج المفاهيمية من حيث نطاق الموضوع الذي تُمثله. فقد يُمثل النموذج، على سبيل المثال، شيئًا واحدًا (كتمثال الحرية )، أو فئات كاملة من الأشياء (كالإلكترون ) ، أو حتى مجالات واسعة جدًا من الموضوعات، كالكون المادي. ويعود تنوع النماذج المفاهيمية ونطاقها إلى تنوع أغراض استخدامها.

النمذجة المفاهيمية هي عملية وصف بعض جوانب العالم المادي والاجتماعي المحيط بنا بشكل رسمي لأغراض الفهم والتواصل. ^{[ 4 ]}

يتمثل الهدف الرئيسي للنموذج المفاهيمي في نقل المبادئ الأساسية والوظائف الرئيسية للنظام الذي يمثله. كما يجب تطوير النموذج المفاهيمي بطريقة توفر تفسيرًا سهل الفهم للنظام لمستخدميه. وعند تطبيقه بشكل صحيح، ينبغي أن يحقق النموذج المفاهيمي أربعة أهداف أساسية. ^{[ 5 ]}

1. تعزيز فهم الفرد للنظام التمثيلي
2. تسهيل نقل تفاصيل النظام بكفاءة بين أصحاب المصلحة
3. توفير نقطة مرجعية لمصممي الأنظمة لاستخراج مواصفات النظام
4. قم بتوثيق النظام للرجوع إليه مستقبلاً، ووفر وسيلة للتعاون.

يلعب النموذج المفاهيمي دورًا هامًا في دورة حياة تطوير النظام ككل. يوضح الشكل 1 ^{[ 6 ]} أدناه دور النموذج المفاهيمي في مخطط تطوير نظام نموذجي. من الواضح أنه في حال عدم اكتمال تطوير النموذج المفاهيمي، قد لا يتم تنفيذ خصائص النظام الأساسية بشكل صحيح، مما يؤدي إلى مشاكل أو قصور في النظام مستقبلًا. تحدث هذه الإخفاقات بالفعل في الصناعة، وقد رُبطت بنقص مدخلات المستخدم، وعدم اكتمال المتطلبات أو غموضها، وتغيير المتطلبات. يمكن إرجاع نقاط الضعف هذه في عملية تصميم النظام وتطويره إلى التنفيذ غير السليم للأهداف الأساسية للنمذجة المفاهيمية. تتجلى أهمية النمذجة المفاهيمية عند التخفيف من هذه الإخفاقات النظامية من خلال تطوير نظام شامل والالتزام بأهداف/تقنيات التطوير المُثبتة.

نمذجة تدفق البيانات (DFM) هي تقنية أساسية للنمذجة المفاهيمية، تُستخدم لتمثيل عناصر النظام بيانياً. ورغم بساطتها، إلا أنه من الممكن، كغيرها من تقنيات النمذجة المفاهيمية، إنشاء مخططات تمثيلية على مستويين: أعلى وأدنى. لا يُظهر مخطط تدفق البيانات عادةً تفاصيل النظام المعقدة، كاعتبارات التطوير المتوازي أو معلومات التوقيت، بل يركز على وضع وظائف النظام الرئيسية في سياقها الصحيح. وتُعد نمذجة تدفق البيانات تقنية مركزية في تطوير الأنظمة، وتعتمد على منهجية تحليل وتصميم الأنظمة الهيكلية (SSADM).

نمذجة الكيانات والعلاقات (ERM) هي تقنية نمذجة مفاهيمية تُستخدم بشكل أساسي لتمثيل أنظمة البرمجيات. تُستخدم مخططات الكيانات والعلاقات، الناتجة عن تطبيق تقنية ERM، عادةً لتمثيل نماذج قواعد البيانات وأنظمة المعلومات. المكونات الرئيسية للمخطط هي الكيانات والعلاقات. يمكن أن تُمثل الكيانات وظائف أو كائنات أو أحداثًا مستقلة. أما العلاقات، فهي المسؤولة عن ربط الكيانات ببعضها البعض. لتكوين عملية نظامية، تُدمج العلاقات مع الكيانات وأي سمات أخرى لازمة لوصف العملية بشكل أدق. توجد عدة اصطلاحات لرسم المخططات لهذه التقنية، منها على سبيل المثال لا الحصر: IDEF1X و Bachman و EXPRESS . هذه الاصطلاحات ما هي إلا طرق مختلفة لعرض البيانات وتنظيمها لتمثيل جوانب النظام المختلفة.

سلسلة العمليات الموجهة بالأحداث (EPC) هي تقنية نمذجة مفاهيمية تُستخدم بشكل أساسي لتحسين تدفقات عمليات الأعمال بشكل منهجي. وكما هو الحال في معظم تقنيات النمذجة المفاهيمية، تتكون سلسلة العمليات الموجهة بالأحداث من كيانات/عناصر ووظائف تسمح بتطوير العلاقات ومعالجتها. وبشكل أكثر تحديدًا، تتكون سلسلة العمليات الموجهة بالأحداث من أحداث تُحدد حالة العملية أو القواعد التي تعمل بموجبها. وللتقدم عبر الأحداث، يجب تنفيذ وظيفة/حدث نشط. وبحسب تدفق العملية، تتمتع الوظيفة بالقدرة على تغيير حالات الأحداث أو الربط بسلاسل عمليات موجهة بالأحداث أخرى. توجد عناصر أخرى ضمن سلسلة العمليات الموجهة بالأحداث، تعمل جميعها معًا لتحديد كيفية عمل النظام والقواعد التي تحكمه. ويمكن تطبيق تقنية سلسلة العمليات الموجهة بالأحداث على ممارسات الأعمال مثل تخطيط الموارد، وتحسين العمليات، والخدمات اللوجستية.

تستخدم منهجية تطوير الأنظمة الديناميكية عملية محددة تُسمى JEFFF لنمذجة دورة حياة النظام بشكل مفاهيمي. وتهدف JEFFF إلى التركيز بشكل أكبر على تخطيط التطوير عالي المستوى الذي يسبق بدء المشروع. تتطلب عملية JAD سلسلة من ورش العمل التي يعمل فيها المشاركون على تحديد وتعريف ورسم خريطة عامة لمشروع ناجح من الفكرة إلى التنفيذ. وقد وُجد أن هذه المنهجية لا تُجدي نفعًا مع التطبيقات واسعة النطاق، إلا أن التطبيقات الأصغر حجمًا عادةً ما تُحقق بعض المكاسب الصافية في الكفاءة. ^{[ 8 ]}

تُعرف هذه التقنية في النمذجة المفاهيمية أيضاً باسم شبكات بتري ، وتتيح بناء نظام بعناصر يمكن وصفها بوسائل رياضية مباشرة. ونظراً لخصائص تنفيذها غير الحتمية ونظريتها الرياضية المحددة جيداً، تُعد شبكة بتري تقنية مفيدة لنمذجة سلوك النظام المتزامن ، أي تنفيذ العمليات في آن واحد.

يستخدم نمذجة انتقال الحالة مخططات انتقال الحالة لوصف سلوك النظام. تستخدم هذه المخططات حالاتٍ مميزة لتحديد سلوك النظام وتغيراته. تحتوي معظم أدوات النمذجة الحالية على نوعٍ من القدرة على تمثيل نمذجة انتقال الحالة. يُمكن التعرف على استخدام نماذج انتقال الحالة بسهولة من خلال مخططات الحالة المنطقية والرسوم البيانية الموجهة لآلات الحالة المحدودة .

نظرًا لأن أسلوب النمذجة المفاهيمية قد يكون غامضًا عمدًا في بعض الأحيان لتغطية نطاق واسع من الاستخدامات، فإن تطبيقه الفعلي قد يصبح صعبًا. وللتخفيف من هذه المشكلة، ولتوضيح ما يجب مراعاته عند اختيار أسلوب النمذجة المفاهيمية المناسب، سنناقش الإطار الذي اقترحه جيمينو وواند في النص التالي. مع ذلك، قبل تقييم فعالية أسلوب النمذجة المفاهيمية لتطبيق معين، لا بد من فهم مفهوم مهم: إن مقارنة النماذج المفاهيمية بالتركيز فقط على تمثيلاتها الرسومية أو العامة يُعدّ قصر نظر. يُشير جيمينو وواند إلى نقطة مهمة عند تأكيدهما على ضرورة التركيز على لغة النمذجة المفاهيمية عند اختيار الأسلوب المناسب. عمومًا، يُطوّر النموذج المفاهيمي باستخدام شكل من أشكال أسلوب النمذجة المفاهيمية، الذي يستخدم بدوره لغة نمذجة مفاهيمية تُحدد قواعد الوصول إلى النموذج. إن فهم إمكانيات اللغة المستخدمة أمر أساسي لتقييم أسلوب النمذجة المفاهيمية تقييمًا سليمًا، لأن اللغة تعكس قدرة الأسلوب على الوصف. كذلك، ستؤثر لغة النمذجة المفاهيمية بشكل مباشر على مدى عمق قدرة النظام على التمثيل، سواء كان معقدًا أو بسيطًا. ^{[ 9 ]}

في علم النفس المعرفي وفلسفة العقل، يُعرَّف النموذج العقلي بأنه تمثيل لشيء ما في العقل، ^{[ 11 ]} ولكن قد يشير النموذج العقلي أيضًا إلى نموذج خارجي غير مادي للعقل نفسه. ^{[ 12 ]}

النموذج الميتافيزيقي هو نوع من النماذج المفاهيمية يتميز عن غيره بنطاقه المقترح؛ إذ يهدف إلى تمثيل الواقع بأوسع صورة ممكنة. ^{[ 13 ]} وهذا يعني أنه يشرح إجابات أسئلة جوهرية مثل ما إذا كانت المادة والعقل جوهرًا واحدًا أم جوهرين ؛ أو ما إذا كان للإنسان إرادة حرة أم لا .

النموذج المعرفي هو نوع من النماذج المفاهيمية التي يكون نطاقها المقترح هو المعروف والمعلوم، والمعتقد والمعتقد به.

في المنطق ، النموذج هو نوع من التفسير الذي بموجبه تكون عبارة معينة صحيحة. يمكن تقسيم النماذج المنطقية بشكل عام إلى نماذج تحاول فقط تمثيل المفاهيم، مثل النماذج الرياضية؛ ونماذج تحاول تمثيل الأشياء المادية والعلاقات الواقعية، ومن بينها النماذج العلمية.

نظرية النماذج هي دراسة (فئات) البنى الرياضية، مثل الزمر والحقول والرسوم البيانية، أو حتى عوالم نظرية المجموعات، باستخدام أدوات من المنطق الرياضي. يُطلق على النظام الذي يُضفي معنىً على جمل لغة صورية اسم نموذج لتلك اللغة. وإذا كان نموذج اللغة يُحقق جملةً أو نظريةً معينة (أو مجموعة جمل)، فإنه يُسمى نموذجًا لتلك الجملة أو النظرية. ترتبط نظرية النماذج ارتباطًا وثيقًا بالجبر والجبر الشامل.

تتخذ النماذج الرياضية أشكالاً عديدة، تشمل على سبيل المثال لا الحصر الأنظمة الديناميكية، والنماذج الإحصائية، والمعادلات التفاضلية، ونماذج نظرية الألعاب. وقد تتداخل هذه الأنواع من النماذج وغيرها، حيث يتضمن النموذج الواحد مجموعة متنوعة من البنى المجردة.

النموذج العلمي هو رؤية مجردة مبسطة لواقع معقد. يُمثل النموذج العلمي الأشياء والظواهر والعمليات الفيزيائية التجريبية بطريقة منطقية. تستخدم محاولات صياغة مبادئ العلوم التجريبية تفسيرًا لنمذجة الواقع ، تمامًا كما يُؤَسِّس المنطقيون مبادئ المنطق . يهدف هذا المسعى إلى بناء نظام رسمي لا يُنتج نتائج نظرية تتعارض مع الواقع . لا تُعكس التنبؤات أو البيانات الأخرى المُستمدة من هذا النظام الرسمي العالم الحقيقي إلا بقدر صحة هذه النماذج العلمية . ^{[ 14 ] [ 15 ]}

في علم الاقتصاد ، يُعدّ النموذج بنيةً نظريةً تُمثّل العمليات الاقتصادية من خلال مجموعة من المتغيرات ومجموعة من العلاقات المنطقية و/أو الكمية بينها. ويُمثّل النموذج الاقتصادي إطارًا مُبسّطًا مُصمّمًا لتوضيح العمليات المُعقّدة، وغالبًا ما يستخدم تقنيات رياضية، ولكن ليس دائمًا. وكثيرًا ما تستخدم النماذج الاقتصادية مُعاملات هيكلية، وهي مُعاملات أساسية في النموذج أو فئة من النماذج. وقد يحتوي النموذج على مُعاملات مُختلفة، وهذه المُعاملات قابلة للتغيير لتكوين خصائص مُتنوّعة.

في نمذجة العمليات التجارية، يُشار غالبًا إلى نموذج عملية المؤسسة باسم نموذج عملية الأعمال . تُعد نماذج العمليات مفاهيم أساسية في هندسة العمليات. نماذج العمليات هي:

• العمليات ذات الطبيعة نفسها التي يتم تصنيفها معًا في نموذج واحد.
• وصف لعملية ما على مستوى النوع.
• بما أن نموذج العملية موجود على مستوى النوع، فإن العملية هي تجسيد له.

يتم استخدام نموذج العملية نفسه بشكل متكرر لتطوير العديد من التطبيقات، وبالتالي، له العديد من التطبيقات.

يتمثل أحد الاستخدامات الممكنة لنموذج العملية في تحديد كيفية إنجاز الأمور، سواءً كان ذلك ضرورياً أو مُستحباً أو ممكناً، وذلك على عكس العملية نفسها التي تُمثل ما يحدث فعلياً. يُعد نموذج العملية بمثابة توقع لما ستكون عليه العملية، بينما يتم تحديد ماهية العملية أثناء تطوير النظام الفعلي. ^{[ 22 ]}

تُستخدم النماذج المفاهيمية لأنظمة النشاط البشري في منهجية الأنظمة المرنة (SSM)، وهي منهجية لتحليل النظم تُعنى بهيكلة المشكلات في الإدارة. هذه النماذج هي نماذج للمفاهيم؛ ويؤكد مؤلفوها أنها لا تهدف إلى تمثيل حالة واقعية في العالم المادي. كما تُستخدم هذه النماذج في تحليل متطلبات المعلومات (IRA)، وهو أحد أشكال منهجية الأنظمة المرنة (SSM) المُطوَّرة لتصميم نظم المعلومات وهندسة البرمجيات.

يُعدّ النمذجة المنطقية اللغوية أحد أشكال منهجية SSM التي تستخدم النماذج المفاهيمية. إلا أن هذه الطريقة تجمع بين نماذج المفاهيم ونماذج الأشياء والأحداث الواقعية المفترضة. وهي تمثيل بياني للمنطق الموجه، حيث تُستخدم عوامل التوجيه لتمييز العبارات المتعلقة بالمفاهيم عن العبارات المتعلقة بالأشياء والأحداث الواقعية.