Неоднородность данных и необходимость СУБД для моделирования

Прежде всего, данные математических и имитационных моделей (а особенно комплексных моделей, соединяющие в себе оба подхода) имеют чрезвычайно различную природу. Их можно условно классифицировать по следующим критериям:

1)  входные и выходные (важно для всех моделей);

2)  данные о предметной области и данные о расчётных алгоритмах (для моделей с редактируемыми численными методами);

3)  качественные и количественные (для моделей с редактируемой структурой);

4)  структурные и функциональные (для моделей с экспертными зависимостями);

5)  статические и динамические (для нестационарных моделей);

6)  точные (константные) и неточные (часто изменяемые);

7)  распределённые и сосредоточенные данные (для математических моделей, основанных на уравнениях в частных производных).

Для всех этих типов данных способ их хранения должен, так или иначе, отличаться. Если для хранения в оперативной памяти компьютера структуры данных объектно-ориентированных языков программирования в какой-то мере решают эту проблему, то для хранения данных в постоянной памяти объектно-ориентированного подхода (по крайней мере, в его традиционном понимании) недостаточно. Объектно-ориентированные базы данных – интенсивно развивающееся в настоящее время направление теории и реализации БД – могут облегчить унифицированное хранение входных и выходных, качественных и количественных, распределённых и сосредоточенных данных, но отнюдь не статических и динамических; они также не в состоянии оптимизировать хранение точных (часто изменяемых) и неточных (редко изменяемых) данных.

Рис. 4.1. Неоднородность данных моделей

Таким образом, без преувеличения можно сказать, что при моделировании сложных систем возникает самые большое число типов данных, чем в любой другой области применения компьютеров. И тем не менее, в настоящее время не существует не только системы управления базой данных (СУБД), которая бы поддерживала эту особенность задач моделирования, не существует даже теоретической основы для такой системы. С одной стороны, это обусловлено тем, что на проблему хранения данных вычислители не обращают внимания, а разработчики СУБД не задумываются над потребностями относительно узкой предметной области, реализация которых требует серьёзных исследований. Если же говорить об объективных причинах, то разнообразие данных моделей действительно кажется слишком большим, чтобы применять к ним какой-либо универсальный подход. Как следствие, разработчики каждой модели придумывают свою нестандартизованную файловую структуру для хранения её «уникальных» данных, и эта структура не отвечает даже тем требованиям, которые предъявляются к обычным базам данных.

В данной части работы (в главе 4) исследуются общие черты данных, возникающих в разнообразных моделях, показывается, что они не являются уникальными, и на основе этого разрабатывается подход к стандартной СУБД, которой удобно пользоваться как в универсальных системах моделирования, так и в частных моделях.