模型的组成

专注于计算机视觉与机器学习知识分享

编者荐语

很多时候我们都会听到或用到模型这个词,但模型的具体定义到底是什么呢?可能还是有很多的同学不是很清楚的吧,那就让我们跟着文章来系统性的梳理一下吧。

一句话说模型:模型是指对于某个实际问题或客观事物、规律进行抽象后的一种形式化表达方式。

模型的组成

任何模型都是由三个部分组成的,即目标、变量和关系。

1．目标

编制和使用模型,首先要有明确的目标,也就是说,这个模型是干什么用的。只有明确了模型的目标,才能进一步确定影响这种目标的各种关键变量,进而把各变量加以归纳、综合,并确定各变量之间的关系。

2．变量

变量是事物在幅度、强度和程度上变化的特征。在组织行为学研究中要测定三种类型的变量,即自变量、因变量和中介变量。

因变量在组织行为学中就是所要测量的行为反应,而自变量则是影响因变量的变量。在组织行为学中通用的因变量是生产率、缺勤率、离职率以及工作满意度等,而通用的自变量也是各种各样的,如个性、领导方式、沟通方式、奖励制度、组织设计、工作压力水平等。

中介变量又称干扰变量,它会削弱自变量对因变量的影响。中介变量的存在会使自变量与因变量之间的关系更加复杂。例如,加强现场监督(自变量)会使工人劳动生产率提高(因变量),但还要加上一个条件,即这种效果要视任务的复杂程度而定。这里的任务复杂程度就是中介变量。

3．关系

确定了目标,确定了影响目标的各种变量之后,还需要进一步研究各变量之间的关系。在确定变量之间的关系时,对何者为因、何者为果的判断,应持谨慎态度。不能因为两个变量之间存在着统计上的关系,就简单地认为它们之间存在着因果关系。对变量间因果关系的判断不能轻率。现实生活中有许多表面上看来是因果关系的情况,实际上并不一定是真正的因果关系。

模型的种类

1．数学模型

数学模型是指在对实际问题进行分析和高度抽象基础上建立起来的一组数学表达式(公式)。它是客观事物运行规律和变化发展趋势的反映。在信息处理系统中,通过对数学模型的处理,可以实现人类控制客观事物发展变化规律的目的。

2．程序模型

程序模型是指对实际问题求解的一种形式化的表达方法。它可以是一组有序的求解问题的公式,也可以是一个问题的处理流程(框图或步骤),甚至可以是我们常用来解决某个实际问题的计算机语言程序模块等。下面简要地叙述一下这几种程序模型。

(1)一组固定求解顺序的组合数学模型。严格地说它应属于数学模型中的一种,但又不同于简单的数学模型。它很难用一个数学公式来表达。一般来说,它是一组数学公式按某种顺序求解的有序集合。如多方案、多准则决策中的逼近法就是一个典型的例子。

(2)处理流程。即处理某个客观事物过程的形式化表达的结果。这种形式化的表达方式可以是一个个先后有序进行的步骤(如前例所示),也可以是—一组有序的流程图。如信息系统分析中常用的数据流程图和业务处理流程图等,就是以框架和连线的方式来表示数据在处理过程中的实际操作过程。

(3)计算机语言程序。即用规范化的计算机处理指令代码(即计算机程序设计语言)将实际问题的处理模型编写成相应的计算机处理模型。这就是计算机语言模型。程序处理模型是信息系统的最终实现形式。

3．逻辑模型

逻辑模型是指我们在实际描述某类管理问题时的逻辑表达方式。这种逻辑表达方式的内容不外乎是:条件—结果—、IF—THEN—ELSE—、AND、OR、NOT、大于(GE)、小于(LE)、等于(EQ)、所有(?)、存在(?)等。逻辑模型可以通过表达式、图和关系表等几种形式来表示。

4．结构模型

结构模型是指系统按一个个子系统有序构成的结构形式。结构模型可分为两类:一类反映逻辑关系的为逻辑结构模型;另一类反映实际物理构成关系的为物理结构模型。

(1)逻辑结构模型。如信息系统中表示计算机及网络设置的总体逻辑关系;子系统中各模块调用关系;数据库中数据的总体结构形式;系统的总体方案和其实现的方案处理模式等,都是常用的逻辑结构模型。

(2)物理结构模型。如一个计算机网络系统的实际结构图;程序或软件的实际结构和数据在实际存储介质中存放的结构模型等。值得注意的是,在某些情况下逻辑结构和物理结构的概念是可以相互转换的。

5．方法模型

方法模型是指在求解某一问题的众多方法中,拟采用哪种方法以及这种方法求解问题的基本形式。在开发一个信息系统过程中,常用的方法模型有:

(1)系统开发策略模型(如委托开发、购买软件、自行开发等);

(2)系统开发方法模型(如结构化方法、原型方法、面向对象方法、CASE方法等);

(3)分类和编码方法模型(如线分类、面分类、数字码、字符码、混合码等);

(4)管理决策知识和相应的推理模型(如谓词逻辑方法、产生式规则方法和语义网络方法等)。

在信息系统开发过程中方法模型的选定是客观的、战略型的,它的好坏与否(即是否适用于本单位情况)直接关系到系统开发工作的效率。

6．分析模型

分析模型是对管理问题分析的方法。一个分析模型可以是一组用于分析问题的数学模型加上图形、图表等软件工具,也可以是某个分析问题的方法、思路、工具和经验等。

7．管理模型

管理模型是对某个问题和业务管理控制方式的统称。一个管理模型可以是一个定量化的管理方法(即数学模型),一套规范化的管理过程或规章制度等。

8．数据模型

数据模型一般多指在设计和建立数据库时,用于提供数据表示和操作手段的形式构架。数据模型是严格定义的概念集合,这些概念精确地描述了系统的静、动态特征和完整性约束条件。因此,数据模型通常由数据结构模型、数据操作模型和数据的完整性约束模型三部分组成。

9．系统模型

系统模型一般多指系统内部的结构形式以及各部分之间的连接方式。在信息系统开发方法中所讨论的系统模型不同于在系统工程中所说的系统模型(一个反映特定物理问题的数学模型)。它一般是指一个信息系统的结构模型,故常用结构图来表达。

从某种意义上说,模型是人们间接地研究和处理事物的一种工具,模型的种类如此繁多,如何准确地分析事物,建立起能适当反映事物变化的模型,就成了解决问题的关键。

建立适当的模型一般分为如下几个步骤:

(1)客观、正确地调查和分析你所要解决的问题;

(2)在弄清了问题的实质和关键所在后,根据你拥有的知识进行归纳和总结;

(3)抽象地建立起求解问题的模型;

(4)考察和证实模型是否准确地反映了实际问题运行的规律。

模型的作用

在系统分析阶段进行系统建模主要具有以下作用。

1．有助于提取系统需求信息。由于系统本身的复杂性,使用模型可以在不同细节层次上来描述系统。

2．有助于系统分析员整理思路。建立模型的过程能帮助系统分析员澄清思路和改良设计,建模过程本身对系统分析员有直接的帮助。

3．有助于系统的分解和集成。管理信息系统往往是复杂的,在系统分析阶段对系统需求建模有助于问题的简化,并能够使系统分析员的精力一次只集中在系统的几个方面上。

4．有助于记忆和把握相关细节。系统分析需要收集和处理数量庞大的信息,规范通用的模型成为有效的帮助记忆的工具。

5．有助于系统开发小组以及小组成员之间进行交流。通用规范的模型是项目小组成员之间进行交流和协作的有效工具。

6．为未来的维护和升级提供文档参考。系统分析员建立的需求模型可以作为以后的开发小组在维护和升级系统时的文档,使以后的开发者能够继续使用。