Wprowadzenie

Najczęściej w toku ana­liz posłu­gu­je­my się poję­ciem model, rza­dziej mecha­nizm. Rzecz w tym, że poję­cie mecha­nizm poja­wia się gdy chce­my coś wyja­śnić, np. ​„mecha­nizm gene­ro­wa­nia upu­stu na fakturze”. 

Ale tu uwa­ga! Model (sche­ma­ty blo­ko­we, wzo­ry itp.) to doku­men­ta­cja, opis chro­nio­ny pra­wem autor­skim. Mechanizm to to, co zro­zu­mie­li­śmy czy­ta­jąc te doku­men­ta­cję (model), bo mecha­nizm to chro­nio­ne know-how. Treść wnio­sku do Urzędu Patentowego to model (opis), ale to co paten­tu­je­my to wymyślony/opracowany mechanizm. 

Mechanizm a model

Mechanizm i model w nauce to bli­skie sobie poję­cia, np. tak opisywane:

Modelowanie pole­ga na abs­tra­ho­wa­niu od szcze­gó­łów i stwo­rze­niu ide­ali­za­cji tak, by sku­pić się na isto­cie danej rze­czy. Dobry model opi­su­je wyłącz­nie mecha­nizm. […] Glennan argu­men­to­wał, że mecha­ni­zmy są sekret­nym połą­cze­niem, któ­re­go Hume szu­kał mię­dzy przy­czy­ną a skut­kiem: ​„Mechanizm zacho­wa­nia jest zło­żo­nym sys­te­mem, któ­ry wytwa­rza to zacho­wa­nie poprzez inte­rak­cję wie­lu czę­ści, gdzie inte­rak­cję mię­dzy czę­ścia­mi moż­na scha­rak­te­ry­zo­wać za pomo­cą bez­po­śred­nich, nie­zmien­nych uogól­nień odno­szą­cych się do zmian”

Popatrzmy jak te poję­cia defi­niu­je ofi­cjal­ny Słownik Języka Polskiego:

mecha­nizm «spo­sób, w jaki coś powsta­je, prze­bie­ga lub dzia­ła»
model «kon­struk­cja, sche­mat lub opis uka­zu­ją­cy dzia­ła­nie, budo­wę, cechy, zależ­no­ści jakie­goś zja­wi­ska lub obiektu»

Słownik Języka Polskiego (https://​sjp​.pwn​.pl/)

Jak widać bar­dzo podob­nie. Pojęcie dia­gram jest defi­nio­wa­ne w lite­ra­tu­rze anglojęzycznej:

dia­gram: pro­sty plan przed­sta­wia­ją­cy maszy­nę, sys­tem lub pomysł itp., czę­sto ryso­wa­ny w celu wyja­śnie­nia, jak to działa 

(https://​dic​tio​na​ry​.cam​brid​ge​.org/)

W lite­ra­tu­rze nauko­wej (anglo­ję­zycz­na) poję­cie mode­lo­wa­nia jest defi­nio­wa­ne jako:

mode­lo­wać coś, aby stwo­rzyć kopię lub opis dzia­ła­nia, sytu­acji itp., aby móc je prze­ana­li­zo­wać przed przy­stą­pie­niem do praw­dzi­we­go działania.

https://​www​.oxfor​dle​ar​ners​dic​tio​na​ries​.com/​d​e​f​i​n​i​t​i​o​n​/​e​n​g​l​i​s​h​/​m​o​d​e​l​_​2​?​q​=​m​o​d​e​l​ing

Graficznie ten model poję­cio­wy mozna to zobra­zo­wać jako diagram:

Pozostaje kwe­stia pojęć: zja­wi­sko (kto­re chce­my opi­sać, wyja­śnić) oraz jego wyja­śnie­nie. Dane zja­wi­sko to okre­ślo­ne, zaob­ser­wo­wa­ne fak­ty. Najczęściej opi­su­je­my jest lite­ral­nie lub two­rzy­my ich sta­ty­sty­kę. Craver tak obra­zu­je zwią­zek mie­dzy zja­wi­skiem a mecha­ni­zmem jego powstawania: 

Górna elip­sa to nasze obser­wa­cje: bodziec i sku­tek i elip­sa to zapis fak­tów, ich sta­ty­sty­ka. Statystyka jed­nak nie jest mode­lem, jest tyl­ko sta­ty­ką, zbi­rem danych o fak­tach, nie sta­no­wi ona żad­ne­go wyja­śnie­nia ich powstawania. 

Dolna elip­sa to mecha­nizm wyja­śnia­ją­cy powsta­wa­nie, ini­cjo­wa­ne­go bodź­ca­mi, zaob­ser­wo­wa­ne­go efek­tu (fak­tów zebra­nych w sta­ty­sty­ce). Jest to wyja­śnie­nie tego jak efekt (fak­ty, sku­tek) powsta­je. To mecha­nizm powsta­nia tego co obser­wu­je­my. Ten mecha­nizm (wyja­śnie­nie) obra­zu­je­my (moż­na wyra­zić jako) jako model, któ­ry moż­na wyra­zić np. sche­ma­tem blokowym.

W nauce mówi­my, że mecha­nizm to wyja­śnie­nie wra­żo­ne jako model ​„cze­goś”:

Jak na razie było bar­dzo ​„abs­trak­cyj­nie”, więc pokaż­my jakieś przykłady.

Przykłady

Teoria Kopernika

Przykładem, któ­ry zapew­ne zna każ­dy jest Teoria Kopernika. Poniższy dia­gram poka­zu­je: po lewej u góry zapis obser­wa­cji Nieba nie­słusz­nie czę­sto nazy­wa­ny mode­lem (sta­ty­stycz­nym). To tak zwa­ne epi­cy­kle: zobra­zo­wa­nie obser­wa­cji dróg pla­net i gwiazd na nie­bie, zaob­ser­wo­wa­ne z Ziemi. Po pra­wej na dole helio­cen­trycz­ny układ sło­necz­ny, ten dia­gram to model, któ­ry wyja­śnia mecha­nizm powsta­wa­nia epi­cy­kli, czy­li pętli jakie wyko­nu­ją na nie­bie obser­wo­wa­ne gwiaz­dy i planety. 

Regulator Watt’a

Inny przy­kład: regu­la­tor Watta. Poniżej model tego regulator:

Opis mecha­ni­zmu we wnio­sku paten­to­wym był tek­stem podob­nym do tego:

Jeśli maszy­na jest w spo­czyn­ku to cię­żar­ki (kul­ki) są na samym dole, a prze­pust­ni­ca jest cał­ko­wi­cie otwar­ta. Jeśli maszy­na paro­wa zacznie pra­co­wać. Obracające się koło maszy­ny paro­wej połą­czo­ne jest z regu­la­to­rem obro­tów – kul­ki zaczy­na­ją się obra­cać. Na kul­ki regu­la­to­ra dzia­ła­ją dwie siły. Siła gra­wi­ta­cji przy­cią­ga­ją­ca kul­ki pio­no­wo w dół oraz siła odśrod­ko­wa odcią­ga­ją­ca kul­ki na zewnątrz, co przy takiej kon­struk­cji regu­la­to­ra powo­du­je uno­sze­nie się kulek ku górze. Unoszące się kul­ki powo­do­wa­ły zamy­ka­nie się prze­pust­ni­cy, a to skut­ko­wa­ło mniej­szą ilo­ścią pary dostar­cza­nej do maszy­ny paro­wej. Maszyna zwal­nia­ła, mala­ła więc siła odśrod­ko­wa, kul­ki opa­da­ły w dół więc prze­pust­ni­ca się otwie­ra­ła i tym samym dostar­cza­ła wię­cej pary do maszyny. 

https://pl.wikipedia.org/wiki/Regulator_od%C5%9Brodkowy_obrot%C3%B3w

Schemat opi­su­ją­cy ten regulator:

Mechanizm wyja­śnia­ją­cy dzia­ła­nie tego regu­la­to­ra to sys­te­mu z ujem­nym sprzę­że­niem zwrotnym:

Regulator Watt’a to wła­śnie ujem­ne sprzę­że­nie zwrot­ne. Na powyż­szym dia­gra­mie PROCES to maszy­na paro­wa, wiel­ko­ścią na wej­ściu jest para wod­na mają­ca okre­ślo­ne ciśnie­nie, wiel­ko­ścią na wyj­ściu jest pręd­kość obro­to­wa wału napę­do­we­go maszy­ny paro­wej. Wzrost pręd­ko­ści obro­to­wej wału powo­du­je zmniej­sze­nie ciśnie­nia pary zasi­la­ją­cej maszy­nę paro­wą, co z kolei powo­du­je zmniej­sze­nie pręd­ko­ści obro­to­wej wału i tym samym otwar­cie zawo­ru pary na wej­ściu i ponow­ny wzrost pręd­ko­ści obro­to­wej. Zjawisko dopro­wa­dzi do usta­lo­nej (usta­bi­li­zo­wa­nej) pręd­ko­ści wału z mały­mi jej wahaniami. 

Zegar

Typowy ana­lo­go­wy zegar (jego tar­cza) wiszą­cy na nie­jed­nej ścia­nie w domu (lub zamon­to­wa­ny na nie­jed­nej wie­ży) wyglą­da jak poniżej:

Możliwa kon­struk­cja takie­go zega­ra na wieży: 

Mechanizm pomia­ru cza­su jaki sto­su­je­my, wyja­śnia­ją­cy wska­za­nie na tar­czy zega­ro­wej, sta­no­wią­cy pod­sta­wę kon­stru­owa­nia zega­rów, wyra­żo­ny jako model w nota­cji UML: 

Mechanizm działania maszyny

Powyżej po lewej dia­gram opi­su­ją­cy mecha­nizm dzia­ła­nia sor­tow­ni­ka, jest to model dzia­ła­nia tego sor­tow­ni­ka. Po pra­wej stro­nie sor­tow­nik, któ­ry jest skom­pli­ko­wa­nym urzą­dze­niem, reali­zu­ją­cym mecha­nizm dzia­ła­nia opi­sa­ny na dia­gra­mie po lewej. Gdyby to urzą­dze­nie było paten­to­wa­ne, wnio­sek paten­to­wy zawie­rał by sche­mat po lewej a nie rysun­ki kon­struk­cyj­ne maszy­ny po prawej. 

Model pojęciowy

Wiedzę dzie­dzi­no­wą mode­lu­je­my jako Słownik poję­cio­wy, ten zaś moż­na wyra­zić gra­ficz­nie w posta­ci tak­so­no­mii i związ­ków syn­tak­tycz­nych. Architektura kodu apli­ka­cji wyra­żo­na gra­ficz­nie to jej model, doda­nie do mniej dia­gra­mów opi­su­ja­cych np. sce­na­riu­sze przy­pad­ków uży­cia to tak­że ele­ment tego mode­lu. Całość jed­nak opi­su­je mecha­nizm reali­za­cji wyma­gań funkcjonalnych. 

Poniżej po lewej model poję­cio­wy, on ne jest jed­nak mecha­ni­zmem reali­za­cji wyma­gań funk­cjo­nal­nych. Po pra­wej model (frag­ment) archi­tek­tu­ry apli­ka­cji, uzu­peł­nio­ny o dia­gram sekwen­cji był by mode­lem opi­su­ją­cym mecha­nizm reali­za­cji okre­ślo­nej funkcjonalności. 

Prawo autorskie

Jednym zda­niem: powyż­sze obraz­ki, jako gra­fi­kę, chro­ni pra­wo autorskie. 

Podsumowanie

Jak widać cza­sa­mi łatwo pomy­lić poję­cia model i mecha­nizm, moż­na jed­nak powie­dzieć, że model to sche­mat obra­zu­ją­cy coś, zaś mecha­nizm to wyja­śnie­nie zja­wi­ska (tego jak coś powsta­je jak dzia­ła). Mechanizm moż­na zobra­zo­wać w posta­ci mode­lu. Jeżeli dąży­my by model był ide­ali­za­cją, to wte­dy właśnie:

Modelowanie pole­ga na abs­tra­ho­wa­niu od szcze­gó­łów i stwo­rze­niu ide­ali­za­cji tak, by sku­pić się na isto­cie danej rze­czy. Dobry model opi­su­je wyłącz­nie mechanizm.

Źródła