Modelo conceptual

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Un modelo conceptual es una representación de un sistema. Consiste en conceptos que se utilizan para ayudar a las personas a conocer, comprender o simular un tema que representa el modelo. También es un conjunto de conceptos. Por el contrario, los modelos físicos son objetos físicos, como un modelo de juguete que se puede ensamblar y hacer que funcione como el objeto que representa.

El término puede referirse a modelos que se forman después de un proceso de conceptualización o generalización. Los modelos conceptuales suelen ser abstracciones de cosas del mundo real, ya sean físicas o sociales. Los estudios semánticos son relevantes para varias etapas de la formación de conceptos. La semántica se trata básicamente de conceptos, el significado que los seres pensantes dan a varios elementos de su experiencia.

Visión general

Modelos de conceptos y modelos que son conceptuales

El término modelo conceptual es normal. Podría significar "un modelo de concepto" o podría significar "un modelo que es conceptual". Se puede hacer una distinción entre qué son los modelos y de qué están hechos los modelos. Con la excepción de los modelos icónicos, como un modelo a escala de la Catedral de Winchester, la mayoría de los modelos son conceptos. Pero, en su mayoría, están destinados a ser modelos de estados de cosas del mundo real. El valor de un modelo suele ser directamente proporcional a lo bien que se corresponde con un estado de cosas pasado, presente, futuro, real o potencial. Un modelo de un concepto es bastante diferente porque para ser un buen modelo no necesita tener esta correspondencia con el mundo real.En inteligencia artificial, los modelos conceptuales y los gráficos conceptuales se utilizan para construir sistemas expertos y sistemas basados en el conocimiento; aquí los analistas se preocupan por representar la opinión de los expertos sobre lo que es verdad, no sus propias ideas sobre lo que es verdad.

Tipo y alcance de los modelos conceptuales

Los modelos conceptuales (modelos que son conceptuales) varían en tipo desde los más concretos, como la imagen mental de un objeto físico familiar, hasta la generalidad formal y la abstracción de los modelos matemáticos que no aparecen en la mente como una imagen. Los modelos conceptuales también varían en términos del alcance del tema que representan. Un modelo puede, por ejemplo, representar una sola cosa (p. ej., la Estatua de la Libertad), clases enteras de cosas (p. ej., el electrón) e incluso dominios muy amplios de la materia, como el universo físico. La variedad y alcance de los modelos conceptuales se debe a la variedad de propósitos que tienen las personas que los utilizan.

El modelado conceptual es la actividad de describir formalmente algunos aspectos del mundo físico y social que nos rodea con fines de comprensión y comunicación".

Objetivos fundamentales

El objetivo principal de un modelo conceptual es transmitir los principios fundamentales y la funcionalidad básica del sistema que representa. Además, un modelo conceptual debe desarrollarse de tal manera que proporcione una interpretación del sistema fácilmente comprensible para los usuarios del modelo. Un modelo conceptual, cuando se implementa correctamente, debe satisfacer cuatro objetivos fundamentales.

Mejorar la comprensión de un individuo del sistema representativo.
Facilitar el transporte eficiente de los detalles del sistema entre las partes interesadas
Proporcionar un punto de referencia para que los diseñadores de sistemas extraigan las especificaciones del sistema
Documente el sistema para futuras referencias y proporcione un medio para la colaboración.

El modelo conceptual juega un papel importante en el ciclo de vida general del desarrollo del sistema. Figura 1a continuación, describe el papel del modelo conceptual en un esquema de desarrollo de sistema típico. Es claro que si el modelo conceptual no está completamente desarrollado, la ejecución de las propiedades fundamentales del sistema puede no implementarse adecuadamente, dando paso a problemas futuros o deficiencias del sistema. Estas fallas ocurren en la industria y se han relacionado con; falta de entrada del usuario, requisitos incompletos o poco claros y requisitos cambiantes. Esos eslabones débiles en el proceso de diseño y desarrollo del sistema pueden atribuirse a la ejecución incorrecta de los objetivos fundamentales del modelado conceptual. La importancia del modelado conceptual es evidente cuando dichas fallas sistémicas se mitigan mediante un desarrollo minucioso del sistema y el cumplimiento de objetivos/técnicas de desarrollo probados.

Técnicas de modelado

A medida que los sistemas se vuelven cada vez más complejos, el papel del modelado conceptual se ha expandido dramáticamente. Con esa presencia ampliada, se está realizando la efectividad del modelado conceptual para capturar los fundamentos de un sistema. Sobre la base de esa realización, se han creado numerosas técnicas de modelado conceptual. Estas técnicas se pueden aplicar en múltiples disciplinas para aumentar la comprensión del usuario del sistema que se va a modelar. Algunas técnicas se describen brevemente en el siguiente texto, sin embargo, existen muchas más o se están desarrollando. Algunas técnicas y métodos de modelado conceptual de uso común incluyen: modelado de flujo de trabajo, modelado de fuerza de trabajo, desarrollo rápido de aplicaciones, modelado de roles de objetos y el lenguaje de modelado unificado (UML).

Modelado de flujo de datos

El modelado de flujo de datos (DFM) es una técnica básica de modelado conceptual que representa gráficamente los elementos de un sistema. DFM es una técnica bastante simple, sin embargo, como muchas técnicas de modelado conceptual, es posible construir diagramas representativos de nivel superior e inferior. El diagrama de flujo de datos generalmente no transmite detalles complejos del sistema, como consideraciones de desarrollo paralelo o información de tiempo, sino que trabaja para poner en contexto las principales funciones del sistema. El modelado de flujo de datos es una técnica central utilizada en el desarrollo de sistemas que utiliza el método de diseño y análisis de sistemas estructurados (SSADM).

Modelado de relación de entidad

El modelado entidad-relación (ERM) es una técnica de modelado conceptual utilizada principalmente para la representación de sistemas de software. Los diagramas entidad-relación, que son un producto de la ejecución de la técnica ERM, normalmente se utilizan para representar modelos de bases de datos y sistemas de información. Los componentes principales del diagrama son las entidades y las relaciones. Las entidades pueden representar funciones, objetos o eventos independientes. Las relaciones son las encargadas de relacionar las entidades entre sí. Para formar un proceso de sistema, las relaciones se combinan con las entidades y los atributos necesarios para describir más detalladamente el proceso. Existen múltiples convenciones de diagramación para esta técnica; IDEF1X, Bachman y EXPRESS, por nombrar algunos. Estas convenciones son solo formas diferentes de ver y organizar los datos para representar diferentes aspectos del sistema.

Cadena de procesos impulsada por eventos

La cadena de procesos impulsada por eventos (EPC) es una técnica de modelado conceptual que se utiliza principalmente para mejorar sistemáticamente los flujos de procesos comerciales. Como la mayoría de las técnicas de modelado conceptual, la cadena de procesos impulsada por eventos consta de entidades/elementos y funciones que permiten desarrollar y procesar relaciones. Más específicamente, el EPC se compone de eventos que definen en qué estado se encuentra un proceso o las reglas por las que opera. Para avanzar a través de los eventos, se debe ejecutar una función/evento activo. Según el flujo del proceso, la función tiene la capacidad de transformar estados de eventos o vincularse a otras cadenas de procesos impulsadas por eventos. Existen otros elementos dentro de un EPC, todos los cuales trabajan juntos para definir cómo y bajo qué reglas opera el sistema. La técnica EPC se puede aplicar a prácticas comerciales como la planificación de recursos,

Desarrollo de aplicaciones conjuntas

El método de desarrollo de sistemas dinámicos utiliza un proceso específico llamado JEFFF para modelar conceptualmente el ciclo de vida de un sistema. JEFFF pretende centrarse más en la planificación de desarrollo de nivel superior que precede a la inicialización de un proyecto. El proceso JAD requiere una serie de talleres en los que los participantes trabajan para identificar, definir y, en general, mapear un proyecto exitoso desde su concepción hasta su finalización. Se ha descubierto que este método no funciona bien para aplicaciones a gran escala, sin embargo, las aplicaciones más pequeñas generalmente reportan una ganancia neta en eficiencia.

Lugar/red de transición

También conocida como redes de Petri, esta técnica de modelado conceptual permite construir un sistema con elementos que pueden describirse por medios matemáticos directos. La red de Petri, debido a sus propiedades de ejecución no deterministas y su teoría matemática bien definida, es una técnica útil para modelar el comportamiento de sistemas concurrentes, es decir, ejecuciones simultáneas de procesos.

Modelado de transición de estado

El modelado de transición de estado utiliza diagramas de transición de estado para describir el comportamiento del sistema. Estos diagramas de transición de estado utilizan distintos estados para definir el comportamiento y los cambios del sistema. La mayoría de las herramientas de modelado actuales contienen algún tipo de capacidad para representar el modelado de transición de estado. El uso de modelos de transición de estado se puede reconocer más fácilmente como diagramas de estado lógico y gráficos dirigidos para máquinas de estado finito.

Evaluación y selección de técnicas

Debido a que el método de modelado conceptual a veces puede ser deliberadamente vago para dar cuenta de un área amplia de uso, la aplicación real del modelado conceptual puede resultar difícil. Para aliviar este problema y arrojar algo de luz sobre qué considerar al seleccionar una técnica de modelado conceptual adecuada, el marco propuesto por Gemino y Wand se discutirá en el siguiente texto. Sin embargo, antes de evaluar la efectividad de una técnica de modelado conceptual para una aplicación en particular, se debe comprender un concepto importante; Comparar modelos conceptuales centrándose específicamente en sus representaciones gráficas o de nivel superior es miope. Gemino y Wand tienen un buen punto cuando argumentan que se debe hacer hincapié en un lenguaje de modelado conceptual al elegir una técnica adecuada. En general, un modelo conceptual se desarrolla utilizando alguna forma de técnica de modelado conceptual. Esa técnica utilizará un lenguaje de modelado conceptual que determina las reglas sobre cómo se llega al modelo. La comprensión de las capacidades del lenguaje específico utilizado es inherente a la evaluación adecuada de una técnica de modelado conceptual, ya que el lenguaje refleja la capacidad descriptiva de la técnica. Además, el lenguaje de modelado conceptual influirá directamente en la profundidad a la que el sistema es capaz de ser representado, ya sea complejo o simple. ya que el lenguaje refleja la capacidad descriptiva de las técnicas. Además, el lenguaje de modelado conceptual influirá directamente en la profundidad a la que el sistema es capaz de ser representado, ya sea complejo o simple. ya que el lenguaje refleja la capacidad descriptiva de las técnicas. Además, el lenguaje de modelado conceptual influirá directamente en la profundidad a la que el sistema es capaz de ser representado, ya sea complejo o simple.

Teniendo en cuenta los factores que afectan

Sobre la base de algunos de sus trabajos anteriores, Gemino y Wand reconocen algunos puntos principales a considerar al estudiar los factores que afectan: el contenido que debe representar el modelo conceptual, el método en el que se presentará el modelo, las características de los usuarios del modelo y la tarea específica de lenguajes de modelos conceptuales.Se debe considerar el contenido del modelo conceptual para seleccionar una técnica que permita presentar información relevante. El método de presentación con fines de selección se centraría en la capacidad de la técnica para representar el modelo en el nivel previsto de profundidad y detalle. Las características de los usuarios o participantes del modelo es un aspecto importante a considerar. Los antecedentes y la experiencia de un participante deben coincidir con la complejidad del modelo conceptual; de lo contrario, la mala representación del sistema o la mala comprensión de los conceptos clave del sistema podrían generar problemas en la realización de ese sistema. La tarea del lenguaje del modelo conceptual permitirá además elegir una técnica apropiada.

Teniendo en cuenta las variables afectadas

Gemino y Wand continúan ampliando el contenido variable afectado de su marco propuesto al considerar el foco de observación y el criterio de comparación.El enfoque de la observación considera si la técnica de modelado conceptual creará un "nuevo producto" o si la técnica solo traerá una comprensión más íntima del sistema que se está modelando. El criterio de comparación sopesaría la capacidad de la técnica de modelado conceptual para ser eficiente o eficaz. Una técnica de modelado conceptual que permita el desarrollo de un modelo de sistema que tenga en cuenta todas las variables del sistema en un alto nivel puede hacer que el proceso de comprensión de la funcionalidad del sistema sea más eficiente, pero la técnica carece de la información necesaria para explicar los procesos internos, lo que hace que el modelo menos eficaz.

A la hora de decidir qué técnica conceptual utilizar, se pueden aplicar las recomendaciones de Gemino y Wand para evaluar adecuadamente el alcance del modelo conceptual en cuestión. Comprender el alcance de los modelos conceptuales conducirá a una selección más informada de una técnica que aborde adecuadamente ese modelo en particular. En resumen, al decidir entre técnicas de modelado, responder las siguientes preguntas permitiría abordar algunas consideraciones importantes de modelado conceptual.

¿Qué contenido representará el modelo conceptual?
¿Cómo se presentará el modelo conceptual?
¿Quién utilizará o participará en el modelo conceptual?
¿Cómo describirá el sistema el modelo conceptual?
¿Cuál es el foco de observación de los modelos conceptuales?
¿Será el modelo conceptual eficiente o eficaz para describir el sistema?

Otra función del modelo conceptual de simulación es proporcionar una base racional y fáctica para la evaluación de la idoneidad de la aplicación de simulación.

Teoría general de modelos

Un modelo es una imagen simplificadora de la realidad. La imagen puede ser un artefacto observable sensorialmente, sobre todo ópticamente, o ser puramente teórica. Según Herbert Stachowiak, un modelo se caracteriza por al menos tres propiedades:1. MapeoUn modelo siempre es un modelo de algo, es una imagen o representación de algún original natural o artificial, existente o imaginado, donde este original mismo podría ser un modelo.2. ReducciónEn general, un modelo no incluirá todos los atributos que describen el original, sino solo aquellos que parezcan relevantes para el creador o el usuario del modelo.3. PragmatismoUn modelo no se relaciona inequívocamente con su original. Está destinado a funcionar como un reemplazo para el originala) para ciertos sujetos (¿para quién?)b) dentro de un cierto rango de tiempo (¿cuándo?)c) restringida a determinadas acciones conceptuales o físicas (¿para qué?).

Por ejemplo, un mapa de calles es un modelo de las calles reales de una ciudad (mapeo), que muestra el curso de las calles dejando de lado, por ejemplo, las señales de tráfico y las marcas viales (reducción), hecho para peatones y conductores de vehículos con el propósito de orientarse en la ciudad (pragmatismo).

Se han propuesto propiedades adicionales, como extensión y distorsión, así como validez. El filósofo estadounidense Michael Weisberg diferencia entre modelos concretos y matemáticos y propone simulaciones por computadora (modelos computacionales) como su propia clase de modelos.

Modelos en filosofía y ciencia.

Modelo mental

En psicología cognitiva y filosofía de la mente, un modelo mental es una representación de algo en la mente, pero un modelo mental también puede referirse a un modelo externo no físico de la mente misma.

Modelos metafísicos

Un modelo metafísico es un tipo de modelo conceptual que se distingue de otros modelos conceptuales por su alcance propuesto; un modelo metafísico pretende representar la realidad de la manera más amplia posible. Es decir, explica las respuestas a preguntas fundamentales como si materia y mente son una o dos sustancias; o si los humanos tienen o no libre albedrío.

Modelo conceptual vs. modelo semántico

Los modelos conceptuales y los modelos semánticos tienen muchas similitudes, sin embargo, la forma en que se presentan, el nivel de flexibilidad y el uso son diferentes. Los modelos conceptuales tienen un cierto propósito en mente, por lo tanto, los conceptos semánticos centrales están predefinidos en un llamado metamodelo. Esto permite un modelado pragmático pero reduce la flexibilidad, ya que solo se pueden usar los conceptos semánticos predefinidos. Las muestras son diagramas de flujo para el comportamiento del proceso o estructuras organizativas para el comportamiento del árbol.

Los modelos semánticos son más flexibles y abiertos y, por lo tanto, más difíciles de modelar. Potencialmente se puede definir cualquier concepto semántico, por lo que el soporte de modelado es muy genérico. Las muestras son terminologías, taxonomías u ontologías.

En un modelo de concepto, cada concepto tiene una representación gráfica única y distinguible, mientras que los conceptos semánticos son por defecto los mismos. En un modelo de concepto, cada concepto tiene propiedades predefinidas que se pueden completar, mientras que los conceptos semánticos están relacionados con conceptos que se interpretan como propiedades. En un modelo conceptual, la semántica operativa puede incorporarse, como el procesamiento de una secuencia, mientras que un modelo semántico necesita una definición semántica explícita de la secuencia.

La decisión de si se utiliza un modelo conceptual o un modelo semántico depende, por lo tanto, del "objeto bajo estudio", el objetivo previsto, la flexibilidad necesaria y cómo se interpreta el modelo. En el caso de la interpretación humana, puede haber un enfoque en los modelos de conceptos gráficos, en el caso de la interpretación automática, puede haber un enfoque en los modelos semánticos.

Modelos epistemológicos

Un modelo epistemológico es un tipo de modelo conceptual cuyo alcance propuesto es lo conocido y lo cognoscible, y lo creído y lo creíble.

Modelos lógicos

En lógica, un modelo es un tipo de interpretación bajo la cual una declaración en particular es verdadera. Los modelos lógicos se pueden dividir ampliamente en aquellos que solo intentan representar conceptos, como los modelos matemáticos; y las que intentan representar objetos físicos y relaciones fácticas, entre las que se encuentran los modelos científicos.

La teoría de modelos es el estudio de (clases de) estructuras matemáticas como grupos, campos, gráficos o incluso universos de la teoría de conjuntos, utilizando herramientas de la lógica matemática. Un sistema que da significado a las oraciones de un lenguaje formal se llama modelo para el lenguaje. Si un modelo para un lenguaje satisface además una oración o teoría particular (conjunto de oraciones), se le llama modelo de la oración o teoría. La teoría de modelos tiene estrechos vínculos con el álgebra y el álgebra universal.

Modelos matemáticos

Los modelos matemáticos pueden tomar muchas formas, incluidos, entre otros, sistemas dinámicos, modelos estadísticos, ecuaciones diferenciales o modelos de teoría de juegos. Estos y otros tipos de modelos pueden superponerse, con un modelo dado que involucra una variedad de estructuras abstractas.

Un tipo más completo de modelo matemático utiliza una versión lingüística de la teoría de categorías para modelar una situación determinada. Al igual que los modelos de entidad-relación, las categorías personalizadas o los bocetos se pueden traducir directamente a esquemas de bases de datos. La diferencia es que la lógica es reemplazada por la teoría de categorías, que aporta poderosos teoremas sobre el tema del modelado, especialmente útiles para traducir entre modelos dispares (como funtores entre categorías).

Modelos científicos

Un modelo científico es una visión abstracta simplificada de una realidad compleja. Un modelo científico representa objetos empíricos, fenómenos y procesos físicos de forma lógica. Los intentos de formalizar los principios de las ciencias empíricas utilizan una interpretación para modelar la realidad, de la misma manera que los lógicos axiomatizan los principios de la lógica. El objetivo de estos intentos es construir un sistema formal para el cual la realidad es la única interpretación. El mundo es una interpretación (o modelo) de estas ciencias, sólo en la medida en que estas ciencias son verdaderas.

Modelos estadísticos

Un modelo estadístico es una función de distribución de probabilidad propuesta como generadora de datos. En un modelo paramétrico, la función de distribución de probabilidad tiene parámetros variables, como la media y la varianza en una distribución normal, o los coeficientes para los distintos exponentes de la variable independiente en una regresión lineal. Un modelo no paramétrico tiene una función de distribución sin parámetros, como en bootstrapping, y solo está confinado libremente por supuestos. La selección de modelos es un método estadístico para seleccionar una función de distribución dentro de una clase de ellos; por ejemplo, en la regresión lineal donde la variable dependiente es un polinomio de la variable independiente con coeficientes paramétricos, la selección del modelo es seleccionar el exponente más alto y puede hacerse con medios no paramétricos, como con validación cruzada.

En estadística puede haber modelos de eventos mentales así como modelos de eventos físicos. Por ejemplo, un modelo estadístico del comportamiento del cliente es un modelo conceptual (porque el comportamiento es físico), pero un modelo estadístico de la satisfacción del cliente es un modelo de un concepto (porque la satisfacción es un evento mental, no físico).

Modelos sociales y políticos

Modelos económicos

En economía, un modelo es una construcción teórica que representa los procesos económicos mediante un conjunto de variables y un conjunto de relaciones lógicas y/o cuantitativas entre ellas. El modelo económico es un marco simplificado diseñado para ilustrar procesos complejos, a menudo, pero no siempre, utilizando técnicas matemáticas. Con frecuencia, los modelos económicos utilizan parámetros estructurales. Los parámetros estructurales son parámetros subyacentes en un modelo o clase de modelos. Un modelo puede tener varios parámetros y esos parámetros pueden cambiar para crear varias propiedades.

Modelos en arquitectura de sistemas

Un modelo de sistema es el modelo conceptual que describe y representa la estructura, el comportamiento y más vistas de un sistema. Un modelo de sistema puede representar múltiples vistas de un sistema utilizando dos enfoques diferentes. El primero es el enfoque no arquitectónico y el segundo es el enfoque arquitectónico. El enfoque no arquitectónico elige respectivamente un modelo para cada vista. El enfoque arquitectónico, también conocido como arquitectura de sistema, en lugar de elegir muchos modelos heterogéneos y no relacionados, utilizará solo un modelo arquitectónico integrado.

Modelado de procesos de negocio

En el modelado de procesos empresariales, el modelo de procesos empresariales suele denominarse modelo de procesos empresariales. Los modelos de procesos son conceptos centrales en la disciplina de la ingeniería de procesos. Los modelos de proceso son:

Procesos de la misma naturaleza que se clasifican juntos en un modelo.
Una descripción de un proceso en el nivel de tipo.
Dado que el modelo de proceso está en el nivel de tipo, un proceso es una instanciación del mismo.

El mismo modelo de proceso se usa repetidamente para el desarrollo de muchas aplicaciones y, por lo tanto, tiene muchas instanciaciones.

Un posible uso de un modelo de proceso es prescribir cómo deben/deberían/podrían hacerse las cosas en contraste con el proceso mismo, que es realmente lo que sucede. Un modelo de proceso es aproximadamente una anticipación de cómo se verá el proceso. Cuál será el proceso se determinará durante el desarrollo real del sistema.

Modelos en el diseño de sistemas de información

Modelos conceptuales de los sistemas de actividad humana

Los modelos conceptuales de los sistemas de actividad humana se utilizan en la metodología de sistemas blandos (SSM), que es un método de análisis de sistemas relacionado con la estructuración de problemas en la gestión. Estos modelos son modelos de conceptos; los autores afirman específicamente que no pretenden representar un estado de cosas en el mundo físico. También se utilizan en el análisis de requisitos de información (IRA), que es una variante de SSM desarrollada para el diseño de sistemas de información y la ingeniería de software.

Modelos lógico-lingüísticos

El modelado lógico-lingüístico es otra variante de SSM que utiliza modelos conceptuales. Sin embargo, este método combina modelos de conceptos con modelos de supuestos objetos y eventos del mundo real. Es una representación gráfica de la lógica modal en la que los operadores modales se utilizan para distinguir declaraciones sobre conceptos de declaraciones sobre objetos y eventos del mundo real.

Modelos de datos

Modelo entidad-relación

En ingeniería de software, un modelo entidad-relación (ERM) es una representación abstracta y conceptual de datos. El modelado entidad-relación es un método de modelado de bases de datos, que se utiliza para producir un tipo de esquema conceptual o modelo de datos semánticos de un sistema, a menudo una base de datos relacional, y sus requisitos de forma descendente. Los diagramas creados por este proceso se denominan diagramas entidad-relación, diagramas ER o ERD.

Los modelos entidad-relación han tenido una amplia aplicación en la construcción de sistemas de información destinados a apoyar actividades que involucran objetos y eventos en el mundo real. En estos casos son modelos que son conceptuales. Sin embargo, este método de modelado se puede usar para construir juegos de computadora o un árbol genealógico de los dioses griegos, en estos casos se usaría para modelar conceptos.

Modelo de dominio

Un modelo de dominio es un tipo de modelo conceptual que se utiliza para representar los elementos estructurales y sus restricciones conceptuales dentro de un dominio de interés (a veces denominado dominio del problema). Un modelo de dominio incluye las diversas entidades, sus atributos y relaciones, además de las restricciones que rigen la integridad conceptual de los elementos del modelo estructural que componen ese dominio del problema. Un modelo de dominio también puede incluir varias vistas conceptuales, donde cada vista es pertinente a un área temática particular del dominio o a un subconjunto particular del modelo de dominio que es de interés para una parte interesada del modelo de dominio.

Al igual que los modelos entidad-relación, los modelos de dominio se pueden usar para modelar conceptos o para modelar objetos y eventos del mundo real.