لغة النمذجة

📅 آخر تحديث: ١٧ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ١٧ يوليو ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

لغة النمذجة هي تدوين للتعبير عن البيانات أو المعلومات أو المعرفة أو الأنظمة في بنية محددة بمجموعة متسقة من القواعد.

يمكن أن تكون لغة النمذجة رسومية أو نصية. [ 1 ] تستخدم لغة النمذجة الرسومية تقنية رسم تخطيطي برموز مُسماة تُمثل المفاهيم، وخطوط تربط هذه الرموز وتُمثل العلاقات، بالإضافة إلى رموز رسومية أخرى لتمثيل القيود. أما لغة النمذجة النصية، فقد تستخدم كلمات مفتاحية قياسية مصحوبة بمعاملات أو مصطلحات وعبارات من اللغة الطبيعية لإنشاء تعبيرات قابلة للتفسير بواسطة الحاسوب. ومن الأمثلة على لغة النمذجة الرسومية ولغة النمذجة النصية المقابلة لها لغة EXPRESS .

ليست كل لغات النمذجة قابلة للتنفيذ، وحتى تلك القابلة للتنفيذ، فإن استخدامها لا يعني بالضرورة الاستغناء عن المبرمجين. بل على العكس، تهدف لغات النمذجة القابلة للتنفيذ إلى تعزيز إنتاجية المبرمجين المهرة، لتمكينهم من معالجة مشاكل أكثر تعقيدًا، مثل الحوسبة المتوازية والأنظمة الموزعة .

يظهر عدد كبير من لغات النمذجة في الأدبيات.

أنواع لغات النمذجة

أنواع الرسوم البيانية

أمثلة على لغات النمذجة الرسومية في مجال علوم الحاسوب وإدارة المشاريع وهندسة النظم:

أمثلة على لغات النمذجة الرسومية في مجالات علمية أخرى.

أنواع النصوص

يمكن أيضًا التعبير عن نماذج المعلومات بلغات طبيعية رسمية، مثل لغة جيليش. [ 4 ] للغة جيليش صيغ لغوية طبيعية، مثل جيليش الإنجليزية الرسمية وجيليش الهولندية الرسمية ( Gellish Formeel Nederlands )، وغيرها. تُعدّ جيليش الإنجليزية الرسمية لغة تمثيل معلومات أو لغة نمذجة دلالية، مُعرّفة في قاموس-تصنيف جيليش الإنجليزية، الذي يتخذ شكل تصنيف-أنطولوجيا (كما هو الحال في اللغة الهولندية). لا تقتصر ملاءمة جيليش الإنجليزية الرسمية على التعبير عن المعرفة والمتطلبات والقواميس والتصنيفات والأنطولوجيات فحسب، بل تشمل أيضًا المعلومات المتعلقة بالأشياء الفردية. يتم التعبير عن جميع هذه المعلومات بلغة واحدة، وبالتالي يمكن دمجها جميعًا، بغض النظر عن مكان تخزينها، سواءً في قواعد بيانات مركزية أو موزعة أو اتحادية. تتكون نماذج المعلومات في جيليش الإنجليزية الرسمية من مجموعات من تعابير جيليش الإنجليزية الرسمية، التي تستخدم مصطلحات اللغة الطبيعية وعبارات رسمية. على سبيل المثال، قد يتكون نموذج المعلومات الجغرافية من عدد من تعابير جيليش الإنجليزية الرسمية، مثل:

- يقع برج إيفل في باريس - باريس <مصنفة كمدينة>

بينما يمكن التعبير عن متطلبات المعلومات والمعرفة على سبيل المثال على النحو التالي:

- يجب أن يقع البرج في منطقة جغرافية - المدينة هي نوع من المناطق الجغرافية

تستخدم تعابير اللغة الإنجليزية الرسمية في لغة جيليش أسماء مفاهيم (مثل "مدينة") وعبارات تمثل أنواع العلاقات (مثل " يقع في " و " يصنف على أنه " )، والتي يجب اختيارها من قاموس تصنيف جيليش الإنجليزي (أو من قاموس المجال الخاص بك). يُمكّن قاموس تصنيف جيليش الإنجليزي من إنشاء نماذج معلومات غنية دلاليًا، لاحتوائه على أكثر من 600 نوع علاقة قياسي، وتعريفات لأكثر من 40000 مفهوم. يمكن لنموذج المعلومات في جيليش التعبير عن الحقائق أو صياغة العبارات والاستعلامات والإجابات.

أنواع أكثر تحديدا

في مجال علوم الحاسوب، ظهرت مؤخراً أنواع أكثر تحديداً من لغات النمذجة.

جبري

لغات النمذجة الجبرية (AML) هي لغات برمجة عالية المستوى تُستخدم لوصف وحلّ المسائل المعقدة في الحسابات الرياضية واسعة النطاق (مثل مسائل التحسين واسعة النطاق). من أبرز مزايا لغات النمذجة الجبرية، مثل AIMMS و AMPL و GAMS و Gekko و Mosel و OPL و MiniZinc و OptimJ ، تشابه بنيتها مع الترميز الرياضي لمسائل التحسين. يتيح هذا التشابه تعريفًا موجزًا ​​وسهل القراءة للمسائل في مجال التحسين، مدعومًا بعناصر لغوية محددة كالمجموعات والفهارس والتعبيرات الجبرية، بالإضافة إلى متغيرات قوية لمعالجة البيانات والفهارس المتفرقة، والقيود ذات الأسماء العشوائية. لا تتضمن الصيغة الجبرية للنموذج أي تلميحات حول كيفية معالجته.

السلوكي

صُممت لغات البرمجة السلوكية لوصف السلوك الملحوظ للأنظمة المعقدة التي تتكون من مكونات تعمل بالتزامن. وتركز هذه اللغات على وصف مفاهيم أساسية مثل: التزامن، وعدم الحتمية، والتزامن، والتواصل. وتستند الأسس الدلالية للغات البرمجة السلوكية إلى حساب العمليات أو جبر العمليات .

تخصصي

تركز لغة النمذجة المتخصصة (DspM) على المخرجات المرتبطة بمرحلة محددة من دورة حياة تطوير البرمجيات. ولذلك، توفر هذه اللغة مفردات وقواعد ورموزًا مميزة لكل مرحلة، مثل الاكتشاف والتحليل والتصميم والهندسة المعمارية والتنفيذ، وما إلى ذلك. على سبيل المثال، في مرحلة تحليل المشروع، يستخدم مصمم النماذج رموزًا تحليلية خاصة لتقديم مخطط اقتراح التحليل. أما في مرحلة التصميم، فتُستخدم رموز التصميم المنطقي لتوضيح العلاقة بين مكونات البرنامج. بالإضافة إلى ذلك، لا تمنع أفضل ممارسات لغة النمذجة المتخصصة الممارسين من دمج الرموز المختلفة في مخطط واحد.

خاص بالمجال

نمذجة المجال المتخصص (DSM) هي منهجية هندسة برمجيات لتصميم وتطوير الأنظمة، وغالبًا ما تكون أنظمة تقنية معلومات مثل برامج الحاسوب. تتضمن هذه المنهجية الاستخدام المنهجي للغة رسومية خاصة بالمجال (DSL) لتمثيل مختلف جوانب النظام. تميل لغات DSM إلى دعم مستويات تجريدية أعلى من لغات النمذجة العامة، لذا فهي تتطلب جهدًا أقل وتفاصيل أقل دقة لتحديد نظام معين.

خاص بالإطار

لغة النمذجة الخاصة بالإطار ( FSML) هي نوع من لغات النمذجة الخاصة بمجال معين، مصممة خصيصًا لأطر تطبيقات البرمجة الكائنية. تُعرّف لغات FSML التجريدات التي يوفرها الإطار كمفاهيم FSML، ثم تُقسّم هذه التجريدات إلى خصائص. تمثل هذه الخصائص خطوات أو خيارات التنفيذ.

يمكن تهيئة مفهوم FSML باختيار خصائصه وتحديد قيمها. تمثل تهيئة المفهوم هذه كيفية تنفيذه في الكود. بعبارة أخرى، تصف تهيئة المفهوم كيفية إكمال إطار العمل لإنشاء تطبيق المفهوم.

نمذجة المعلومات والمعرفة

تتطلب هندسة البيانات المترابطة وعلم الوجود لغاتٍ وسيطة لتمثيل الكيانات والعلاقات بينها ، والقيود بين خصائص الكيانات والعلاقات، وسمات البيانات الوصفية . تُعدّ JSON-LD و RDF لغتين رئيسيتين (ومتكافئتين دلاليًا تقريبًا) في هذا السياق، وذلك لدعمهما تجسيد العبارات ووضعها في سياقها ، وهما خاصيتان أساسيتان لدعم المنطق عالي المستوى اللازم للاستدلال حول النماذج. ويُعدّ تحويل النماذج مثالًا شائعًا على هذا الاستدلال.

البرمجة الكائنية

لغة نمذجة الكائنات (OOM) هي طريقة لتمثيل نظام ما ككائن موجه. يمكن للمؤسسات استخدام OOM لتوثيق ووصف بنية النظام وتصميمه للمطورين وأصحاب المصلحة على حد سواء. ولأن لغة النمذجة مرئية وتتميز بمستوى تجريد أعلى من مستوى الشفرة البرمجية، فإن استخدام النماذج يشجع على تكوين رؤية مشتركة قد تمنع مشاكل اختلاف التفسيرات لاحقًا أثناء التطوير. غالبًا ما تُستخدم أدوات نمذجة البرمجيات لإنشاء هذه النماذج، والتي قد تكون قابلة للترجمة التلقائية إلى شفرة برمجية.

الواقع الافتراضي

لغة نمذجة الواقع الافتراضي (VRML)، والتي كانت تُعرف قبل عام 1995 باسم لغة ترميز الواقع الافتراضي، هي تنسيق ملف قياسي لتمثيل الرسومات المتجهة التفاعلية ثلاثية الأبعاد (3D)، وقد صُممت خصيصًا مع وضع شبكة الويب العالمية في الاعتبار.

آحرون

التطبيقات

تُستخدم أنواع مختلفة من لغات النمذجة في تخصصات متنوعة، تشمل علوم الحاسوب ، وإدارة المعلومات ، ونمذجة العمليات التجارية ، وهندسة البرمجيات ، وهندسة النظم . ويمكن استخدام لغات النمذجة لتحديد ما يلي:

  • متطلبات النظام،
  • الهياكل و
  • السلوكيات.

تهدف لغات النمذجة إلى استخدامها لتحديد الأنظمة بدقة بحيث يتمكن أصحاب المصلحة (مثل العملاء والمشغلين والمحللين والمصممين) من فهم النظام الذي يتم نمذجته بشكل أفضل.

تتميز لغات النمذجة الأكثر نضجًا بالدقة والاتساق وقابلية التنفيذ. ومن المتوقع أن تُنتج تقنيات الرسم التخطيطي غير الرسمية، عند تطبيقها باستخدام أدوات الرسم، تمثيلات تصويرية مفيدة لمتطلبات النظام وهياكله وسلوكياته، والتي يمكن أن تكون مفيدة للتواصل والتصميم وحل المشكلات، ولكن لا يمكن استخدامها برمجيًا. [ 5 ] : 539 أما لغات النمذجة القابلة للتنفيذ، عند تطبيقها مع دعم الأدوات المناسب، فمن المتوقع أن تُؤتمت عمليات التحقق من النظام والتحقق من صحته ، والمحاكاة ، وتوليد التعليمات البرمجية من نفس التمثيلات.

جودة

يُعدّ استعراض لغات النمذجة أمرًا ضروريًا لتحديد اللغات المناسبة لمختلف بيئات النمذجة. وتشمل هذه البيئات أصحاب المصلحة، والمجال، والمعرفة المرتبطة به. ويُعتبر تقييم جودة اللغة وسيلةً تهدف إلى تحسين جودة النماذج.

إطار عمل للتقييم

يُعرَّف مفهوم جودة اللغة هنا وفقًا لإطار عمل SEQUAL لجودة النماذج، الذي طوره كروغستي، وسيندر، وليندلاند (2003)، إذ يربط هذا الإطار جودة اللغة بإطار عام لجودة النموذج. يستخدم هذا الإطار خمسة مجالات لوصف جودة اللغة، وهي مجالات تُفترض أن تُعبِّر عن كلٍّ من التدوين المفاهيمي والبصري للغة. لن نتطرق إلى شرح مُفصَّل لإطار جودة النماذج الأساسي، بل سنركز على المجالات المستخدمة لشرح إطار جودة اللغة.

مدى ملاءمة المجال

ينص الإطار على أن القدرة على تمثيل المجال تعني ملاءمته. قد يكون مصطلح " الملاءمة" غامضًا بعض الشيء، لكنه في هذا السياق يعني القدرة على التعبير . من الناحية المثالية، ينبغي أن تقتصر القدرة على التعبير عن العناصر الموجودة في المجال، مع امتلاك القدرة الكافية لتضمين كل ما فيه. قد يبدو هذا الشرط صارمًا بعض الشيء، لكن الهدف هو الحصول على نموذج مرئي يشمل كل ما هو ذو صلة بالمجال ويستبعد كل ما لا يناسبه. ولتحقيق ذلك، يجب أن تتميز اللغة بتمييز واضح بين الرموز والصيغ النحوية المفيدة في التمثيل.

مدى ملاءمة المشاركين

لتقييم مدى ملاءمة المشاركين، نسعى إلى تحديد مدى جودة تعبير اللغة عن المعرفة التي يمتلكها أصحاب المصلحة. ينطوي هذا على تحديات، إذ أن معرفة أصحاب المصلحة ذاتية، فهي معرفة ضمنية وصريحة، وكلا النوعين منها ديناميكي. في هذا الإطار، يُؤخذ النوع الصريح فقط في الاعتبار. ينبغي أن تُعبّر اللغة، إلى حد كبير، عن جميع المعارف الصريحة لأصحاب المصلحة ذات الصلة بالمجال.

مدى ملاءمة النموذج

أكدت الفقرة الأخيرة على ضرورة عرض معارف أصحاب المصلحة بأسلوب جيد. إضافةً إلى ذلك، من الضروري أن تكون اللغة المستخدمة قادرة على التعبير عن جميع المعارف الصريحة الممكنة لأصحاب المصلحة، بحيث لا تُغفل أي معلومة بسبب قصور في اللغة.

سهولة الفهم والملاءمة

تضمن ملاءمة الفهم أن يفهم الفاعلون الاجتماعيون النموذج من خلال استخدام متسق للغة. ولتحقيق ذلك، يتضمن الإطار مجموعة من المعايير. وتتمثل الأهمية العامة لهذه المعايير في أن تكون اللغة مرنة، وسهلة التنظيم، وسهلة التمييز بين أجزائها المختلفة داخليًا، وكذلك عن اللغات الأخرى. إضافةً إلى ذلك، ينبغي أن يكون الهدف بسيطًا قدر الإمكان، وأن يكون لكل رمز في اللغة تمثيل فريد.

يرتبط هذا أيضاً بهيكل متطلبات التطوير.

مدى ملاءمة الأداة

لضمان قابلية استخدام المجال المُنمذج فعليًا في التحليل والمعالجة اللاحقة، يجب أن تضمن اللغة إمكانية الاستدلال الآلي. ولتحقيق ذلك، يجب أن تتضمن اللغة قواعد نحوية ودلالية رسمية. ومن مزايا الصياغة الرسمية أيضًا القدرة على اكتشاف الأخطاء في مرحلة مبكرة. فليس بالضرورة أن تكون اللغة الأنسب للجهات التقنية هي نفسها الأنسب للجهات الاجتماعية.

الملاءمة التنظيمية

اللغة المستخدمة مناسبة للسياق التنظيمي، على سبيل المثال أن اللغة موحدة داخل المنظمة، أو أنها مدعومة بأدوات مختارة كمعيار في المنظمة.

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ هي، شياو؛ ما، تشيي؛ شاو، ويزهونغ؛ لي، غي (يوليو 2007). "نموذج فوقي لترميز لغات النمذجة الرسومية". المؤتمر الدولي السنوي الحادي والثلاثون لبرمجيات وتطبيقات الحاسوب - المجلد 1 - (COMPSAC 2007) . المجلد  1. الصفحات 219-224 . CiteSeerX 10.1.1.526.5321 . doi : 10.1109/COMPSAC.2007.27 . ISBN   978-0-7695-2870-0.
  2. ^ بريتلر، جيروين. فان جيسيل، توم؛ بياجيوني، جوليا؛ فان دوسبرغ، روبرت (2023/09/11)، "The FLINT Ontology: نموذج قائم على الممثل للعلاقات القانونية"، في أكوستا، ماريبيل؛ بيروني، سيلفيو. وحدتي، سحر؛ غير اليهود ، آنا ليزا (محررون)، دراسات على الويب الدلالي ، IOS Press، doi : 10.3233 / ssw230016 ، ISBN 978-1-64368-424-6
  3. ↑ بيل، مايكل (2008). "مقدمة في نمذجة الخدمات الموجهة". نمذجة الخدمات الموجهة: تحليل الخدمات، والتصميم، والهندسة المعمارية . وايلي وأولاده. ISBN 978-0-470-14111-3.
  4. ↑
  5. ↑ بالتس، سيباستيان؛ ديل، ستيفان (11-11-2014). "الرسومات التخطيطية والمخططات في الممارسة العملية" . وقائع الندوة الدولية الثانية والعشرين لجمعية ACM SIGSOFT حول أسس هندسة البرمجيات . FSE 2014. هونغ كونغ، الصين: جمعية آلات الحوسبة. الصفحات 530-541 . arXiv : 1706.09172 . doi : 10.1145/2635868.2635891 . ISBN  978-1-4503-3056-5. S2CID 2436333 . 

للمزيد من القراءة