Un modelo conceptual es un modelo representado por un conjunto de conceptos y relaciones entre ellos que determinan la estructura semántica del área temática en consideración o su objeto específico.
Modelo conceptual : un modelo del área temática, que consiste en una lista de conceptos interrelacionados utilizados para describir esta área, junto con propiedades y características, clasificación de estos conceptos, por tipos, situaciones, características en esta área y las leyes de los procesos en eso. (Diccionario Explicativo de la Inteligencia Artificial)
Un modelo conceptual (de contenido) es un modelo abstracto que determina la estructura del sistema que se modela, las propiedades de sus elementos y las relaciones de causa y efecto inherentes al sistema y esenciales para lograr el objetivo del modelado.
El modelo conceptual se refiere a los modelos que se forman después del proceso de conceptualización o generalización [1] . Los modelos conceptuales suelen ser abstracciones de cosas del mundo real. Para varias etapas de formación de conceptos, los estudios semánticos son relevantes . La semántica es el concepto, el significado que los seres pensantes atribuyen a los diversos elementos de su experiencia.
Se puede hacer una distinción entre qué son los modelos y de qué están hechos. Con la excepción de modelos simbólicos como el modelo a escala de la Catedral de Winchester , la mayoría de los modelos son conceptos. Están principalmente destinados a ser modelos del estado real de las cosas en el mundo. El valor de un modelo suele ser directamente proporcional a lo bien que coincide con el estado de cosas pasado, presente, futuro, real o potencial. En inteligencia artificial, los modelos conceptuales y los gráficos conceptuales se utilizan para construir sistemas expertos y basados en el conocimiento; aquí los analistas están interesados en representar la opinión de los expertos , no sus propias ideas sobre lo que es verdad.
Los modelos conceptuales varían en tipo desde los más concretos, como una imagen mental de un objeto físico familiar, hasta abstracciones formales y generalizaciones de modelos matemáticos que no se presentan a la mente como una imagen. Los modelos conceptuales también varían según el alcance del tema que representan. El modelo puede representar una sola cosa (como la Estatua de la Libertad ), clases completas de cosas (como un electrón ) e incluso áreas muy grandes de materia, como el universo físico . La variedad y el alcance de los modelos conceptuales se deben a la variedad de objetivos que persiguen las personas que los utilizan.
El modelado conceptual es la actividad de describir formalmente ciertos aspectos del mundo físico y social que nos rodea con fines de comprensión y comunicación [2] .
La tarea principal de un modelo conceptual es transmitir los principios fundamentales y la funcionalidad básica del sistema que representa. Además, el modelo conceptual debe diseñarse de tal manera que proporcione una interpretación sistémica fácilmente comprensible para los usuarios del modelo. El modelo conceptual, si se implementa adecuadamente, debe satisfacer cuatro objetivos principales [3] .
El modelo conceptual juega un papel importante en el ciclo de vida general del desarrollo del sistema [4] . Obviamente, si el modelo conceptual no está completamente desarrollado, es posible que la implementación de las propiedades fundamentales del sistema no se implemente correctamente, lo que generará problemas futuros o deficiencias del sistema. Estos bloqueos ocurren en la industria y se han relacionado con la falta de entrada del usuario , requisitos incompletos, poco claros o cambiantes. Estos eslabones débiles en el proceso de diseño y desarrollo del sistema se remontan al fracaso de las tareas fundamentales de modelado conceptual. La importancia del modelado conceptual es evidente cuando dichas fallas del sistema se mitigan mediante un diseño cuidadoso del sistema y el cumplimiento de objetivos/métodos de desarrollo probados.
A medida que los sistemas se vuelven más complejos, el rol del modelado conceptual ha aumentado dramáticamente. Con esta presencia extendida, el poder del modelado conceptual se realiza al capturar los fundamentos del sistema. Sobre la base de esta implementación, se han creado numerosas técnicas de modelado conceptual. Estas técnicas se pueden aplicar a través de disciplinas para mejorar la comprensión del usuario del sistema que se está modelando. Las técnicas y técnicas de modelado conceptual ampliamente utilizadas incluyen el modelado de flujo de trabajo , el modelado de la fuerza laboral , el desarrollo rápido de aplicaciones , el modelado de roles de objetos y el lenguaje de modelado unificado (UML) .
El modelado de flujo de datos (DFM) es una técnica básica de modelado conceptual que representa gráficamente los elementos de un sistema. Este es un método bastante simple, sin embargo, como muchos métodos de modelado conceptual, se pueden construir diagramas representativos de nivel superior e inferior. Un diagrama de flujo de datos generalmente no transmite detalles complejos del sistema, como consideraciones de desarrollo concurrentes o información de tiempo, sino que funciona para poner en contexto las funciones principales del sistema. El modelado de flujo de datos es la forma principal de desarrollar sistemas utilizando el método de diseño y análisis de sistemas estructurados (SSADM) .
El modelado de relación de entidades (ERM) es una técnica de modelado conceptual que se utiliza principalmente para representar sistemas de software. Los diagramas de relación de entidad, que son el producto de la ejecución de un método ERM, se utilizan comúnmente para representar modelos de bases de datos y sistemas de información . Los componentes principales de un diagrama son las entidades y las relaciones. Las entidades pueden ser funciones, objetos o eventos independientes. Las relaciones son responsables de conectar entidades entre sí. Para formar un proceso de sistema, las relaciones se combinan con entidades y cualquier atributo necesario para describir más detalladamente el proceso. Hay varias convenciones esquemáticas para esta técnica: IDEF1X , Bachman y EXPRESS . Estas convenciones son simplemente diferentes formas de ver y organizar datos para representar diferentes aspectos del sistema.
Event Process Chain (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, una cadena de procesos impulsada por eventos consta de entidades/elementos y funciones que permiten desarrollar y procesar relaciones. Más específicamente, el EPC consta de eventos que determinan en qué estado se encuentra el proceso o las reglas por las que opera. Para progresar, se debe completar la función o el evento activo. Según el flujo del proceso, la función tiene la capacidad de transformar estados de eventos o comunicarse con otras cadenas de procesos impulsadas por eventos. Dentro del EPC, existen otros elementos que determinan cómo y bajo qué reglas funciona el sistema. El método EPC se puede aplicar a prácticas comerciales como la planificación de recursos, la mejora de procesos y la logística .
El Método de Desarrollo de Sistemas Dinámicos , basado en el concepto de Desarrollo Rápido de Aplicaciones , utiliza un proceso específico llamado JEFFF para modelar conceptualmente el ciclo de vida de un sistema. Tiene la intención de centrarse más en la planificación de desarrollo de alto nivel que está por delante de la inicialización del proyecto. El proceso JAD requiere una serie de talleres en los que los participantes trabajan para identificar, definir y compartir una imagen de un proyecto exitoso desde su inicio hasta su finalización. Se ha descubierto que esta técnica no funciona bien para aplicaciones a gran escala; sin embargo, las aplicaciones más pequeñas generalmente reportan una ganancia neta de eficiencia [6] .
También conocida como red de Petri , esta técnica de modelado conceptual permite la construcción de un sistema con elementos que pueden describirse mediante métodos 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 paralelo de un sistema , es decir, la ejecución de múltiples procesos al mismo tiempo.
El modelado de transición de estado utiliza diagramas de transición de estado para describir el comportamiento de un sistema. Estos diagramas de transición de estado utilizan diferentes estados para definir el comportamiento y los cambios del sistema. La mayoría de las herramientas de modelado modernas tienen la capacidad de simular transiciones de estado. El uso de modelos de transición de estado se puede reconocer más fácilmente como diagramas de estado lógico y diagramas direccionales para máquinas de estado .
Algunos investigadores reconocen los puntos principales que deben tenerse en cuenta al estudiar los factores de influencia: 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 los lenguajes [7] . El contenido del modelo conceptual debe ser considerado para seleccionar un método que permita la presentación de la información relevante. El método de presentación con fines de selección se centrará en la capacidad del método para representar el modelo en el nivel previsto de profundidad y detalle. Un aspecto importante a considerar son las características de los usuarios o participantes en el modelo. Los antecedentes y la experiencia del 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 pueden generar problemas en la implementación de ese sistema. La tarea del lenguaje del modelo conceptual en el futuro le permitirá elegir la metodología adecuada. La diferencia entre crear un modelo de sistema conceptual para transmitir la funcionalidad del sistema y crear un modelo conceptual de sistema para interpretar esa funcionalidad puede implicar dos tipos muy diferentes de lenguajes de modelado conceptual [8] .
Los investigadores Gemino y Wand continúan ampliando el contenido de las variables afectadas de su estructura propuesta, considerando el foco de observación y el criterio de comparación [7] . El enfoque de la observación es si el método de modelado conceptual creará un "nuevo producto" o si este método solo conducirá a una comprensión más profunda del sistema que se está modelando. El criterio de comparación será la ponderación de la capacidad del método de modelado conceptual para ser efectivo o eficiente. Una técnica de modelado conceptual que permita el desarrollo de un modelo de sistema que tenga en cuenta todas las variables del sistema a un alto nivel puede hacer que el proceso de comprensión de la funcionalidad del sistema sea más eficiente, pero si el método carece de la información necesaria para explicar los procesos internos , esto hace que el modelo sea menos efectivo. Comprender el alcance de los modelos conceptuales conducirá a una elección más informada del método que considere adecuadamente ese modelo en particular. Por lo tanto, al elegir métodos de modelado, las respuestas a las siguientes preguntas le permitirán abordar algunos conceptos de modelado importantes.
Otra función del modelo de modelado conceptual es proporcionar una base racional y fáctica para evaluar la viabilidad de aplicar el modelado.
Un modelo de sistema es un modelo conceptual que describe y representa la estructura, el comportamiento y otras representaciones de un sistema . El modelo del sistema puede mostrar múltiples vistas del sistema utilizando dos enfoques diferentes: no arquitectónico y arquitectónico. El enfoque no arquitectónico selecciona el modelo para cada vista en consecuencia. El enfoque arquitectónico, también conocido como arquitectura de sistema , en lugar de elegir muchos modelos heterogéneos y no relacionados, utilizará solo un modelo integrado.
Al modelar procesos de negocios, los modelos son los conceptos básicos en el campo de la ingeniería de procesos. Modelos de proceso:
El mismo modelo de proceso se reutiliza para el desarrollo de muchas aplicaciones y, por lo tanto, tiene muchas instancias . Un posible uso del modelo de proceso es prescribir cómo deberían/deberían/podrían hacerse las cosas en oposición al proceso real en sí. Un modelo de proceso es una predicción de cómo se verá ese proceso. Lo que debería ser este proceso se determinará en el curso del desarrollo real del sistema [10] .
Los modelos conceptuales de sistemas de la actividad humana se utilizan en la metodología de sistemas ligeros, que es un método de análisis de sistemas asociado a la estructuración de problemas de gestión. Estos modelos son modelos conceptuales; los autores afirman específicamente que no pretenden representar el estado de cosas en el mundo físico. También se utilizan en el análisis de requisitos de información (IRA) desarrollado para el diseño de sistemas de información y el desarrollo de software .
Modelos lógico-lingüísticosEl modelado lógico-lingüístico es otra forma de representar objetos usando modelos conceptuales. 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.
Modelo de relación de entidadEn ingeniería de software , un modelo entidad relación (modelo ER) es una representación abstracta y conceptual de datos. El modelado de relación de entidad es una técnica de modelado de base de datos utilizada para crear un tipo de esquema conceptual o modelo de datos semánticos de un sistema, a menudo una base de datos relacional , y su estructura vertical. Los diagramas creados por este proceso se denominan diagramas entidad-relación o diagramas ER. Los modelos de relaciones esenciales han encontrado una amplia aplicación en la construcción de sistemas de información diseñados para respaldar actividades relacionadas con objetos y eventos en el mundo real. En estos casos, son modelos conceptuales. Sin embargo, este método de modelado se puede usar para crear juegos de computadora o un árbol genealógico de los dioses griegos, en cuyo caso se usará para modelar conceptos.
Modelo de dominioUn modelo de dominio es un tipo de modelo conceptual que se utiliza para describir los elementos estructurales y sus restricciones conceptuales en un dominio de interés (a veces denominado dominio del problema). El modelo de dominio incluye varias entidades, sus atributos y relaciones, así como restricciones que determinan la integridad conceptual de los elementos del modelo estructural que componen este dominio del problema. Al igual que los modelos de relación de entidad, los modelos de dominio se pueden usar para modelar conceptos o para modelar objetos y eventos en el mundo real.
El concepto de "modelo conceptual" fue propuesto por el psicólogo inglés AT Welford en 1961 en el XIV Congreso Internacional de Psicología Aplicada. El modelo conceptual se revela como una imagen global que se forma en la cabeza del operador. En la comprensión de A. T. Welford, el modelo conceptual brinda al operador en el sistema de control humano-máquina una imagen completa y, por lo tanto, brinda la capacidad de correlacionar diferentes partes del proceso con el todo y, en consecuencia, actuar de manera efectiva [11] .
En psicología doméstica, el concepto de modelo conceptual se ha utilizado activamente en los trabajos de VP Zinchenko y sus colegas desde 1970. Un modelo conceptual se entiende como una imagen dinámica compleja de un objeto de control, que refleja la dinámica dada del objeto, el estructura nominal del proceso. Este modelo mental (conceptual) incluye la experiencia de vida de una persona y el conocimiento obtenido durante el entrenamiento especial, así como la información recibida en el proceso de gestión [12] . En el futuro, A. A. Krylov [13] considera el modelo conceptual ya como un modelo de actividad figurativo-conceptual [14] , y A. I. Galaktionov mostró que el modelo conceptual tiene una estructura jerárquica [15] [16] .
El concepto de modelo conceptual, utilizado originalmente en ingeniería psicológica y ergonomía al estudiar las actividades de los operadores en sistemas de control hombre-máquina (humano-técnico) para objetos técnicos complejos, está estrechamente relacionado con el concepto de modelo de información .
Un modelo de información en psicología de la ingeniería se entiende como “un conjunto de información organizada de acuerdo con ciertas reglas sobre el objeto de control, el dispositivo técnico en sí mismo y el entorno externo” [17] . En el caso más simple, el modelo de información se forma en forma de un conjunto de medios para mostrar información ( interfaz de usuario) en el lugar de trabajo del operador .
Con base en la percepción del modelo de información , el operador humano forma una imagen operativa de la situación real, que es uno de los componentes del modelo conceptual interno (mental) de actividad [18] .
En el sentido moderno, el concepto de modelo conceptual (mental) significa un sistema de ideas del operador (y en el caso general, un especialista) sobre los métodos de su actividad, sobre el estado del sujeto de actividad (o control ) y formas de influir en él [17] .
El concepto de modelo conceptual se utilizó originalmente en la psicología de la ingeniería y la ergonomía, y posteriormente su aplicación se amplió al campo de la psicología del trabajo, que estudia la actividad profesional y el desarrollo de la profesionalidad humana.
En la nueva realidad técnica e informativa, muchos tipos de actividades profesionales adquieren las características de un operador: las actividades de los especialistas están mediadas por un complejo de dispositivos técnicos e informativos. Por lo tanto, el concepto de "modelo conceptual", que se utilizó originalmente en la psicología de la ingeniería, se ha generalizado en la psicología del trabajo en el estudio de los diversos tipos de actividad profesional y profesionalismo de una persona [19] .
El modelo conceptual en relación con la actividad profesional se entiende como un modelo interno, mental figurativo-conceptual-efectivo. El modelo conceptual de la actividad profesional es una formación mental , una especie de mundo interior de una persona-actor, que se basa en una gran cantidad de información sobre el entorno profesional, sobre el tema del trabajo, sobre los objetivos, medios y métodos de actividad [20] . Con este entendimiento, según G. V. Sukhodolsky [21] , el modelo conceptual es el principal medio interno de la actividad profesional, creado en el proceso de su educación y formación profesional [22] . A. A. Oboznov [23] conecta el contenido del modelo conceptual del modelo con el conocimiento sistematizado , que es necesario para que un especialista navegue por los procesos que ocurren en los complejos tecnológicos [24] .