Grundlagen der Modellierung in der Informatik

In der Informatik sind Modelle Abstraktionen der Realität. Sie vereinfachen komplexe Systeme, indem sie bestimmte Aspekte hervorheben und andere vernachlässigen. Modelle sind essentiell für Analyse, Entwurf und Verständnis von Informationssystemen.

Beim Softwareentwurf werden Modelle genutzt, um Anforderungen und Strukturen darzustellen. UML (Unified Modeling Language) ist eine Standardmodellierungssprache, die hilft, Softwarearchitekturen zu visualisieren, zu spezifizieren, zu konstruieren und zu dokumentieren.

Mathematische Modelle wie Graphen, Automaten und formale Sprachen sind Grundpfeiler der theoretischen Informatik. Sie ermöglichen die Analyse von Berechnungskomplexität, Algorithmen-Leistung und die Entscheidbarkeit von Problemen.

Simulationen verwenden Modelle, um das Verhalten von Systemen zu untersuchen. Sie sind unverzichtbar in Bereichen wie Netzwerkanalyse, Leistungsbewertung und in der Entwicklung von künstlicher Intelligenz und maschinellem Lernen.

Datenmodelle definieren, wie Daten in Datenbanksystemen strukturiert sind. Relationale Modelle mit Tabellen und SQL sind weit verbreitet, doch NoSQL-Modelle gewinnen an Bedeutung für unstrukturierte Daten und Big Data.

Frühe Modellierungssprachen waren oft spezifisch und begrenzt. Moderne Sprachen wie UML oder SysML sind umfangreicher und bieten Profile für verschiedene Anwendungsbereiche, von der Softwareentwicklung bis zum Systems Engineering.

Modellgetriebene Softwareentwicklung (MDSD) nutzt Modelle als primäre Artefakte im Entwicklungsprozess. Ziel ist es, Code automatisiert aus Modellen zu generieren, was die Effizienz steigert und Fehler reduziert.