Прототип — это ранний образец, модель или выпуск продукта, созданный для проверки концепции или процесса. [1] Это термин, используемый в различных контекстах, включая семантику , проектирование , электронику и программирование . Прототип обычно используется для оценки нового проекта с целью повышения точности системными аналитиками и пользователями. [2] [3] Прототипирование служит для предоставления спецификаций для реальной, работающей системы, а не теоретической. [4] Физическое прототипирование имеет долгую историю, и бумажное прототипирование и виртуальное прототипирование теперь широко дополняют его. В некоторых моделях рабочего процесса проектирования создание прототипа (процесс, иногда называемый материализацией ) является шагом между формализацией и оценкой идеи. [5]
Прототип может также означать типичный пример чего-либо, например, в случае использования производного слова « прототипный ». [6] Это полезный термин для идентификации объектов, поведений и концепций, которые считаются общепринятой нормой, и аналогичен таким терминам, как стереотипы и архетипы .
Слово прототип происходит от греческого πρωτότυπον prototypon , «примитивная форма», нейтрального по отношению к πρωτότυπος prototypos , «оригинальный, примитивный», от πρῶτος protos , «первый» и τύπος typos , «отпечаток» (первоначально в смысле следа, оставленного ударом, затем штампом, отбитым штампом (примечание: «пишущая машинка»); по смыслу шрам или отметина; по аналогии форма, т. е. статуя, (образно) стиль или сходство; модель для подражания или иллюстративный пример — примечание: «типичный»). [1] [7] [8]
Прототипы исследуют различные аспекты предполагаемого дизайна: [9]
В целом, создание прототипов будет отличаться от создания конечного продукта по нескольким принципиальным признакам:
Инженеры и специалисты по прототипам пытаются минимизировать влияние этих различий на предполагаемую роль прототипа. Например, если визуальный прототип не может использовать те же материалы, что и конечный продукт, они попытаются заменить материалы свойствами, которые близко имитируют предполагаемые конечные материалы.
Инженеры и специалисты по прототипированию стремятся понять ограничения прототипов, чтобы точно имитировать характеристики предполагаемой конструкции.
Прототипы представляют собой некоторый компромисс с окончательным производственным дизайном. Это связано с мастерством и выбором дизайнера(ов), а также с неизбежными присущими прототипу ограничениями. Из-за различий в материалах, процессах и точности дизайна, возможно, что прототип может не работать приемлемо, хотя производственный дизайн может быть надежным. И наоборот, прототипы могут работать приемлемо, но производственный дизайн и результат могут оказаться неудачными.
В целом, можно ожидать, что отдельные затраты на прототип будут существенно выше, чем конечные затраты на производство из-за неэффективности материалов и процессов. Прототипы также используются для пересмотра конструкции с целью снижения затрат за счет оптимизации и доработки. [17]
Для снижения риска того, что конструкция не будет работать так, как задумано, можно использовать тестирование прототипов, однако прототипы, как правило, не могут исключить все риски.
Создание полного проекта часто является дорогостоящим и может быть трудоемким, особенно если повторять это несколько раз — создание полного проекта, выяснение проблем и способов их решения, а затем создание еще одного полного проекта. В качестве альтернативы для первоначальных прототипов используются методы быстрого прототипирования или быстрой разработки приложений , которые реализуют часть, но не всю, полного проекта. Это позволяет проектировщикам и производителям быстро и недорого тестировать части проекта, которые, скорее всего, будут иметь проблемы, решать эти проблемы, а затем создавать полный проект.
В технологических исследованиях демонстратор технологии — это прототип, служащий доказательством концепции и демонстрационной моделью новой технологии или будущего продукта, доказывающий ее жизнеспособность и иллюстрирующий возможные варианты ее применения.
В крупных проектах разработки испытательный стенд представляет собой платформу и среду разработки прототипа для тщательного экспериментирования и тестирования новых технологий, компонентов, научных теорий и вычислительных инструментов. [18]
Благодаря последним достижениям в области компьютерного моделирования становится практичным исключить создание физического прототипа (за исключением, возможно, значительно уменьшенных масштабов для рекламных целей), вместо этого моделируя все аспекты конечного продукта как компьютерную модель . Примером такого развития событий может служить Boeing 787 Dreamliner , в котором первая полноразмерная физическая реализация была сделана на линии серийного производства. Компьютерное моделирование в настоящее время широко используется в автомобильном дизайне, как для формы (в стиле и аэродинамике транспортного средства), так и для функций — особенно для повышения ударопрочности транспортного средства и снижения веса для улучшения пробега.
Наиболее распространенное использование слова «прототип» — это функциональная, хотя и экспериментальная, версия невоенной машины (например, автомобилей, бытовой техники, потребительской электроники), которую проектировщики хотели бы построить средствами массового производства , в отличие от макета , который является инертным представлением внешнего вида машины, часто изготовленным из какого-либо недолговечного материала.
Проектировщик электроники часто создает первый прототип на макетной плате , печатной плате или перфорированной плате , как правило, с использованием корпусов «DIP».
Однако все чаще первый функциональный прототип создается на «прототипе печатной платы », практически идентичном производственной печатной плате, поскольку цены на производство печатных плат падают, а многие компоненты недоступны в корпусах DIP , а доступны только в корпусах SMT , оптимизированных для размещения на печатной плате.
Производители военной техники и авиации предпочитают термины «экспериментальный» и «эксплуатационные испытания». [19]
В электронике прототипирование означает построение фактической схемы по теоретическому проекту для проверки его работоспособности и предоставления физической платформы для отладки, если он не работает. Прототип часто конструируется с использованием таких методов, как накрутка проводов или использование макетной платы , полосовой платы или перфорированной платы , в результате чего получается схема, которая электрически идентична проекту, но физически не идентична конечному продукту. [20]
Инструменты с открытым исходным кодом, такие как Fritzing, существуют для документирования электронных прототипов (особенно на основе макетных плат) и перехода к физическому производству. Платформы прототипирования, такие как Arduino, также упрощают задачу программирования и взаимодействия с микроконтроллером . [21] Разработчик может выбрать развертывание своего изобретения как есть, используя платформу прототипирования, или заменить его только микросхемой микроконтроллера и схемой, которая имеет отношение к его продукту.
Техник может быстро построить прототип (и внести дополнения и изменения), используя эти методы, но для массового производства гораздо быстрее и обычно дешевле массово изготавливать индивидуальные печатные платы , чем производить эти другие виды прототипных плат. Распространение компаний по быстрому изготовлению и сборке печатных плат позволило применить концепции быстрого прототипирования к проектированию электронных схем. Теперь возможно, даже с самыми маленькими пассивными компонентами и самыми большими мелкошаговыми корпусами, изготавливать, собирать и даже тестировать платы в течение нескольких дней.Прототип программного обеспечения часто называют альфа-версией , то есть это первая запущенная версия. Часто реализуется только несколько функций, основная цель альфа-версии — иметь функциональный базовый код, к которому могут быть добавлены функции. После того, как в альфа-версию программного обеспечения интегрировано большинство требуемых функций, оно становится бета-версией для тестирования всего программного обеспечения и настройки программы для правильного реагирования в ситуациях, непредвиденных во время разработки. [22]
Часто конечные пользователи не могут предоставить полный набор целей приложения, подробные требования к вводу, обработке или выводу на начальном этапе. После оценки пользователя будет создан другой прототип на основе отзывов пользователей, и снова цикл возвращается к оценке клиента. Цикл начинается с прослушивания пользователя, за которым следует создание или пересмотр макета и предоставление пользователю возможности протестировать макет , а затем обратно. Сейчас существует новое поколение инструментов, называемых программным обеспечением для моделирования приложений , которые помогают быстро моделировать приложение перед его разработкой. [23]
Экстремальное программирование использует итеративное проектирование для постепенного добавления одной функции за раз к первоначальному прототипу. [24]
Во многих языках программирования прототип функции — это объявление подпрограммы или функции (и его не следует путать с прототипированием программного обеспечения). Этот термин скорее специфичен для C / C++ ; другие термины для этого понятия — сигнатура , тип и интерфейс . В программировании на основе прототипов (форма объектно-ориентированного программирования ) новые объекты создаются путем клонирования существующих объектов, которые называются прототипами. [25]
Термин может также относиться к Prototype Javascript Framework .
Кроме того, этот термин может относиться к шаблону проектирования прототипа .
Подходы к непрерывному обучению в организациях или на предприятиях могут также использовать концепцию прототипов бизнеса или процессов посредством моделей программного обеспечения.
Понятие прототипичности используется для описания того, насколько веб-сайт отклоняется от ожидаемой нормы и приводит к снижению предпочтений пользователей в отношении дизайна этого сайта. [26]
Прототип данных — это форма функционального или рабочего прототипа. [27] Основанием для его создания обычно является проект по миграции данных , интеграции данных или внедрению приложения, а исходные материалы, используемые в качестве входных данных, представляют собой экземпляр всех соответствующих данных, которые существуют в начале проекта.
Целями прототипирования данных являются:
Для достижения этого архитектор данных использует графический интерфейс для интерактивной разработки и выполнения правил преобразования и очистки с использованием необработанных данных. Затем полученные данные оцениваются, а правила уточняются. Помимо очевидной визуальной проверки данных на экране архитектором данных, обычные подходы к оценке и валидации заключаются в использовании программного обеспечения для профилирования данных [28] , а затем во вставке полученных данных в тестовую версию целевого приложения и пробном использовании.
При разработке программного обеспечения или цифровых инструментов, с которыми взаимодействуют люди, прототип — это артефакт, который используется для того, чтобы задать и ответить на вопрос дизайна. Прототипы предоставляют средства для изучения проблем дизайна и оценки решений. [29]
Специалисты HCI могут использовать несколько различных типов прототипов:
В области масштабного моделирования (включающего в себя моделирование железных дорог , моделирование транспортных средств, моделирование самолетов , военное моделирование и т. д.) прототип является реальной основой или источником для масштабной модели, например, реальный локомотив EMD GP38-2 , который является прототипом модели локомотива Athearn (среди других производителей). Технически, любой неживой объект может служить прототипом для модели, включая конструкции, оборудование и приборы и т. д., но, как правило, прототипами стали называть полноразмерные реальные транспортные средства, включая автомобили (прототип Chevy 1957 года породил множество моделей), военную технику (например, M4 Sherman, любимый среди моделистов армии США), железнодорожное оборудование, грузовые автомобили, мотоциклы и космические корабли (реальные, такие как Apollo/Saturn V или МКС). По состоянию на 2014 год базовые машины для быстрого прототипирования (например, 3D-принтеры ) стоят около 2000 долларов США, но более крупные и точные машины могут стоить до 500 000 долларов США. [33]
В архитектуре прототипирование относится либо к созданию архитектурных моделей (как форма масштабного моделирования ), либо к части эстетического или материального эксперимента , например, к центру прототипирования материалов с открытым исходным кодом Forty Wall House в Австралии. [34] [35]
Архитекторы создают прототипы для проверки идей структурно, эстетически и технически. Работает прототип или нет, это не главное: архитектурное прототипирование — это процесс раскрытия, посредством которого архитектор получает понимание. [36]
В науке и практике метрологии прототип — это созданный человеком объект, который используется в качестве стандарта измерения некоторой физической величины для базирования всех измерений этой физической величины. Иногда этот стандартный объект называют артефактом . В Международной системе единиц ( СИ ) с 20 мая 2019 года не существует стандарта-прототипа . До этой даты последним использованным прототипом был международный прототип килограмма , сплошной платиново-иридиевый цилиндр, хранящийся в Международном бюро мер и весов (Bureau International des Poids et Mesures ) в Севре , Франция (пригород Парижа ), который по определению имел массу ровно один килограмм . Копии этого прототипа изготавливаются и выдаются многим странам для представления национального стандарта килограмма и периодически сравниваются с парижским прототипом. Теперь килограмм переопределен таким образом, что постоянной Планка h предписывается значение ровно6,626 070 15 × 10 −34 джоуль-секунда (Дж⋅с)
До 1960 года метр определялся по платиново-иридиевому прототипу с двумя отметками на нем (которые по определению были расположены на расстоянии одного метра друг от друга), международному прототипу метра , а в 1983 году метр был переопределен и стал расстоянием в свободном пространстве, которое свет преодолевает за 1/299 792 458 секунды ( таким образом, скорость света была определена как 299 792 458 метров в секунду).
Во многих науках, от патологии до таксономии, прототип относится к заболеванию, виду и т. д., что является хорошим примером для всей категории. В биологии прототип — это предковая или примитивная форма вида или другой группы; архетип. [37] Например, сенегальский бишир считается прототипом своего рода Polypterus .
{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )