Прототип — это ранний образец, модель или выпуск продукта, созданный для тестирования концепции или процесса . [1] Этот термин используется в различных контекстах, включая семантику , дизайн , электронику и программирование . Прототип обычно используется системными аналитиками и пользователями для оценки новой конструкции с целью повышения точности. [2] [3] Прототипирование служит для предоставления спецификаций реальной, работающей системы, а не теоретической. [4] В некоторых моделях рабочего процесса проектирования создание прототипа (процесс, который иногда называют материализацией ) является шагом между формализацией и оценкой идеи. [5]
Прототип может также означать типичный пример чего-то, например , при использовании слова « прототипический ». [6] Это полезный термин для определения объектов, поведения и концепций, которые считаются принятой нормой, и аналогичен таким терминам, как стереотипы и архетипы .
Слово прототип происходит от греческого πρωτότυπον prototypon , «примитивная форма», нейтрального от πρωτότυπος prototypos , «оригинальный, примитивный», от πρῶτος protos , «первый» и τύπος typos , «впечатление» (первоначально в смысле следа, оставленного удар, затем штамп, нанесенный штампом (заметьте «пишущая машинка»); по смыслу шрам или отметина; по аналогии форма, то есть статуя, (образно) стиль или сходство; модель для подражания или иллюстративный пример — примечание «типичный»). [1] [7] [8]
Прототипы исследуют различные аспекты предполагаемой конструкции: [9]
В общем, создание прототипов будет отличаться от создания конечного продукта некоторыми фундаментальными моментами:
Инженеры и специалисты по прототипам стараются свести к минимуму 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 со свойствами, которые точно имитируют предполагаемые конечные материалы.
Инженеры и специалисты по прототипированию стремятся понять ограничения прототипов, чтобы точно имитировать характеристики предполагаемой конструкции.
Важно признать, что по своей природе прототипы представляют собой некоторый компромисс по сравнению с окончательным производственным проектом. Это связано не только с навыками и выбором дизайнера(ов), но и с неизбежными ограничениями, присущими прототипу из-за «отношения карты и территории ». Точно так же, как карта — это уменьшенная абстракция, представляющая гораздо более подробную реальную территорию, или «меню представляет еду», но не может отразить все детали фактической доставленной еды: прототип — это неизбежно неточное и ограниченное приближение к «реальному» финалу. продукт.
Кроме того, создатели прототипов делают как осознанный, так и непреднамеренный выбор и компромиссы по причинам, варьирующимся от экономии средств и времени до того, что они считают «важными» и «тривиальными» аспектами, на которых нужно сосредоточить внимание при проектировании и исполнении. Из-за различий в материалах, процессах и точности проектирования возможно, что прототип может не работать приемлемо, хотя производственный проект мог быть надежным. И наоборот, и это несколько противоречит здравому смыслу: прототипы на самом деле могут работать приемлемо, но производственный дизайн и результат могут оказаться неудачными, поскольку материалы и процессы прототипирования могут фактически превосходить свои производственные аналоги.
В целом можно ожидать, что затраты на отдельные прототипы будут значительно выше, чем окончательные производственные затраты из-за неэффективности материалов и процессов. Прототипы также используются для пересмотра конструкции с целью снижения затрат за счет оптимизации и доработки. [17]
Можно использовать тестирование прототипа, чтобы снизить риск того, что конструкция может работать не так, как задумано, однако прототипы, как правило, не могут устранить все риски. Существуют прагматические и практические ограничения на способность прототипа соответствовать предполагаемым конечным характеристикам продукта, и перед переходом к серийному проектированию часто требуются некоторые допуски и инженерные решения.
Создание полного проекта часто обходится дорого и может занять много времени, особенно если его повторять 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 полную конструкцию. Это позволяет дизайнерам и производителям быстро и недорого протестировать те части конструкции, в которых, скорее всего, возникнут проблемы, решить эти проблемы, а затем построить полную конструкцию.
Эта парадоксальная идея о том, что самый быстрый способ построить что-то — сначала построить что-то другое — разделяется и в строительных лесах , и в правиле телескопа Томсона.
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 применения.
В крупных проектах разработки испытательный стенд представляет собой платформу и среду разработки прототипов для тщательного экспериментирования и тестирования новых технологий, компонентов, научных теорий и вычислительных инструментов. [18]
Благодаря недавним достижениям в области компьютерного моделирования становится практичным отказаться от создания физического прототипа (за исключением, возможно, значительно уменьшенных масштабов для рекламных целей), вместо этого моделируя все аспекты конечного продукта в виде компьютерной модели . Пример такой разработки можно увидеть в Boeing 787 Dreamliner , в котором на серийной производственной линии производится первая полноразмерная физическая реализация. Компьютерное моделирование в настоящее время широко используется в автомобильном дизайне, как с точки зрения формы (стиля и аэродинамики автомобиля), так и функциональности, особенно для повышения ударостойкости автомобиля и снижения веса для увеличения пробега.
Чаще всего слово «прототип» используется для обозначения функциональной, хотя и экспериментальной, версии невоенной машины (например, автомобиля, бытовой техники, бытовой электроники), дизайнеры которой хотели бы построить средства массового производства , а не макет . , который представляет собой инертное представление внешнего вида машины, часто сделанное из какого-то недолговечного материала.
Дизайнер электроники часто создает первый прототип из макета , картона или перфорированного картона , обычно используя корпуса «DIP».
Однако все чаще первый функциональный прототип строится на «прототипной печатной плате », практически идентичной серийной печатной плате, поскольку цены на производство печатных плат падают и многие компоненты недоступны в DIP- корпусах, а доступны только в SMT- корпусах, оптимизированных для размещения. на печатной плате.
Строители военной техники и авиации предпочитают термины «экспериментальный» и «эксплуатационные испытания». [19]
В электронике прототипирование означает создание реальной схемы на основе теоретического проекта для проверки ее работоспособности и предоставления физической платформы для ее отладки, если она не работает . Прототип часто создается с использованием таких методов, как обмотка проводов или использование макета , картона или перфорированной платы , в результате чего получается схема, которая электрически идентична конструкции, но физически не идентична конечному продукту. [20]
Существуют инструменты с открытым исходным кодом, такие как Fritzing, для документирования электронных прототипов (особенно макетов) и перехода к физическому производству. Платформы прототипирования, такие как Arduino , также упрощают задачу программирования и взаимодействия с микроконтроллером . [21] Разработчик может использовать свое изобретение как есть, используя платформу прототипирования, или заменить его только чипом микроконтроллера и схемой, соответствующей его продукту.
Техник может быстро построить прототип (а также внести дополнения и модификации), используя эти методы, но для массового производства гораздо быстрее и обычно дешевле производить массовое производство печатных плат на заказ , чем производить другие типы плат-прототипов. Распространение компаний, занимающихся быстрым изготовлением и сборкой печатных плат, позволило применить концепции быстрого прототипирования к проектированию электронных схем. Теперь возможно, даже при наличии самых маленьких пассивных компонентов и самых крупных корпусов с мелким шагом, изготовить, собрать и даже протестировать платы за считанные дни.Прототип программного обеспечения часто называют альфа-версией , что означает, что это первая запускаемая версия. Часто реализуются лишь несколько функций, и основная цель альфа-версии — создание функционального базового кода, к которому можно добавлять функции. Как только в программное обеспечение альфа-класса интегрировано большинство необходимых функций, оно становится бета-версией для тестирования всего программного обеспечения и настройки программы для правильного реагирования в непредвиденных ситуациях 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 пользователей будет создан еще один прототип на основе отзывов пользователей, и цикл снова вернется к оценке клиентов. Цикл начинается с прослушивания пользователя, за которым следует создание или редактирование макета и предоставление пользователю возможности протестировать макет , а затем обратно. Сейчас существует новое поколение инструментов под названием « Программное обеспечение для моделирования приложений» , которые помогают быстро моделировать приложения до их разработки. [23]
Экстремальное программирование использует итеративный дизайн для постепенного добавления одной функции к исходному прототипу. [24]
Во многих языках программирования прототип функции — это объявление подпрограммы или функции (его не следует путать с прототипированием программного обеспечения) . Этот термин скорее специфичен для C / C++ ; другими терминами для этого понятия являются подпись , тип и интерфейс . В программировании на основе прототипов (разновидность объектно-ориентированного программирования ) новые объекты создаются путем клонирования существующих объектов, которые называются прототипами. [25]
Этот термин также может относиться к прототипу Javascript Framework .
Кроме того, этот термин может относиться к шаблону проектирования прототипа .
Подходы непрерывного обучения в организациях или предприятиях также могут использовать концепцию прототипов бизнеса или процессов через модели программного обеспечения.
Концепция 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] Обоснованием его создания обычно является проект миграции данных , интеграции данных или реализации 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 этого архитектор данных использует графический интерфейс для интерактивной разработки и выполнения правил преобразования и очистки с использованием необработанных данных. Полученные данные затем оцениваются и правила уточняются. Помимо очевидной визуальной проверки данных на экране архитектором данных, обычные подходы к оценке и проверке заключаются в использовании программного обеспечения для профилирования данных [28], а затем вставке полученных данных в тестовую версию целевого приложения и опробовании их использования. .
При разработке программного обеспечения или цифровых инструментов, с которыми взаимодействуют люди, прототип — это артефакт, который используется для того, чтобы задать вопрос дизайна и ответить на него. Прототипы предоставляют средства для изучения проблем проектирования и оценки решений. [29]
Специалисты по HCI могут использовать несколько различных типов прототипов:
В области масштабного моделирования (в том числе моделей железных дорог , моделирования транспортных средств, моделирования самолетов , военного моделирования и т. д.) прототип является реальной основой или источником для масштабной модели, такой как настоящий локомотив EMD GP38-2 . который является прототипом модели локомотива Athearn (среди других производителей). Технически прототипом модели может служить любой неживой объект, включая конструкции, оборудование, приборы и т. д., но обычно под прототипами понимают полноразмерные реальные транспортные средства, включая автомобили (прототип Chevy 1957 года породило множество моделей), военную технику (например, M4 Shermans, фаворит среди военных моделистов США), железнодорожное оборудование, грузовики, мотоциклы и космические корабли (реальные, такие как «Аполлон/Сатурн против» или МКС). По состоянию на 2014 год базовые машины для быстрого прототипирования (например, 3D-принтеры ) стоят около 2000 долларов, но более крупные и точные машины могут стоить до 500 000 долларов. [33]
В архитектуре прототипирование относится либо к созданию архитектурных моделей (как форма масштабного моделирования ), либо к части эстетических или материальных экспериментов , как, например, в центре 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 главный вопрос: архитектурное прототипирование — это процесс откровения, посредством которого архитектор получает представление. [36]
В науке и практике метрологии прототип — это созданный человеком объект, который используется в качестве эталона измерения некоторой физической величины , на основе которого основываются все измерения этой физической величины. Иногда этот стандартный объект называют артефактом . В Международной системе единиц ( СИ ) с 20 мая 2019 года не осталось эталона-прототипа . До этой даты последним использованным прототипом был международный прототип килограмма , твёрдый платиново-иридиевый цилиндр, хранившийся в Международном бюро мер и весов (Международное бюро мер и весов) в Севре , Франция (пригород Парижа ). определением была масса ровно один килограмм . Копии этого прототипа изготавливаются и выдаются многим странам как национальный стандарт килограмма и периодически сравниваются с парижским прототипом. Теперь килограмм переопределен таким образом, что постоянной Планка h присваивается значение ровно 6,626 070 15 × 10 −34 джоуль-секунда (Дж⋅с)
До 1960 года счетчик определялся в виде платино-иридиевого прототипа бруска с двумя отметками на нем (которые по определению были расположены на расстоянии одного метра друг от друга), международного прототипа счетчика , а в 1983 году определение счетчика было изменено на единицу измерения. расстояние в свободном пространстве , преодолеваемое светом за 1/299 792 458 секунды ( таким образом определяя скорость света как 299 792 458 метров в секунду).
Во многих науках, от патологии до систематики, 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 бичир считается прототипом своего рода Polypterus .
{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )