ONTOLOGIE a KONCEPTUÁLNÍ MODELOVÁNÍ (stručný úvod) Martin Molhanec Proč se budeme zabývat ontologiemi? • Objektové modelování – Jaký je správný význam pojmů: třída, vztah, dědičnost, skládání? • Objektové.
Download ReportTranscript ONTOLOGIE a KONCEPTUÁLNÍ MODELOVÁNÍ (stručný úvod) Martin Molhanec Proč se budeme zabývat ontologiemi? • Objektové modelování – Jaký je správný význam pojmů: třída, vztah, dědičnost, skládání? • Objektové.
ONTOLOGIE a KONCEPTUÁLNÍ MODELOVÁNÍ (stručný úvod) Martin Molhanec Proč se budeme zabývat ontologiemi? • Objektové modelování – Jaký je správný význam pojmů: třída, vztah, dědičnost, skládání? • Objektové modelování – Model programu • Programátorské objekty – Model světa • Databázové objekty • Objektové modelování – Konceptuální úroveň – Logická úroveň – Programátorská úroveň Proč se budeme zabývat ontologiemi? • Objektové modelování – Jaký je správný význam pojmů: třída, vztah, dědičnost, skládání? • Objektové modelování – Model programu • Programátorské objekty – Model světa • Databázové objekty • Objektové modelování – Konceptuální úroveň – Logická úroveň – Programátorská úroveň Od správné ontologie se odvíjí správný výklad! Co je to ONTOLOGIE • FILOSOFIE – Navazuje na metafyziku – Zabývá se podstatou světa • Co je to bytí, co je to hmota, co je to pohyb, … slovo odvozeno z řečtiny on, ontos - jsoucí, logos - výklad Co je to ONTOLOGIE • FILOSOFIE – Navazuje na metafyziku – Zabývá se podstatou světa • Co je to bytí, co je to hmota, co je to pohyb, … • KONCEPTUÁLNÍ MODELOVÁNÍ – Využívá ontologii jako základ pro správný a přesný výklad svých pojmů Co je to ONTOLOGIE • FILOSOFIE – Navazuje na metafyziku – Zabývá se podstatou světa • Co je to bytí, co je to hmota, co je to pohyb, … • KONCEPTUÁLNÍ MODELOVÁNÍ – Využívá ontologii jako základ pro správný a přesný výklad svých pojmů • WEB – Sémantický web = web doplněný o další informace, které usnadňují orientaci v něm ONTOLOGIE • Upřesňuje jazyk a vyjadřování • • • • X je student. X je zelený. X je doma. X je. KONCEPTUÁLNÍ MODELOVÁNÍ • = pojmové modelování – Modeluje reálný svět kolem nás – Není závislé na programovacím jazyku – Slouží jako první krok analýzy • Analýza – konceptuální model • Návrh – logický model • Implementace – fyzický model X36OMO – Množina konstruktů • Třída, atribut a vztah • Jaké jsou vztahy: – Dědičnost – Skládání – Souvislost Problém! Správná množina a výklad významu konstruktů! UML – Unified Modeling Language • Jazyk a notace pro modelování • V současnosti se stal standardem • Nejasná sémantika – význam konstruktů • Mnoho různých diagramů pro různé účely – Analýza – Návrh – Implementace Problém! Kdy použít jaký diagram a jaký je jeho význam! ONTOLOGIE - KONCEPTUÁLNÍ MODEL - UML • Ontologie dává přesný význam konceptuálnímu modelu – Definuje přesně jeho jednotlivé pojmy • Konceptuální model je možné vyjádřit v UML – Používá UML přesně definovaným způsobem – Upřesňuje jeho sémantiku s ohledem na použitou ontologii ONTOLOGIE - KONCEPTUÁLNÍ MODEL - UML TEORIE ONTOLOGIE KONCEPTUÁLNÍ MODEL NÁSTROJ UML ONTOLOGIE - KONCEPTUÁLNÍ MODEL - UML TEORIE KONCEPTUÁLNÍ MODEL NÁSTROJ Logický model ONTOLOGIE UML ONTOLOGIE - KONCEPTUÁLNÍ MODEL - UML TEORIE KONCEPTUÁLNÍ MODEL NÁSTROJ Logický model ONTOLOGIE UML Programování ONTOLOGIE • Typy ontologií – dle užití – Informační – základ pro konceptuální schémata – Terminologické – pokročilé tezaury, slovníky – Znalostní – umělá inteligence, znalostní inženýrství – Filosofické - metafyzika ONTOLOGIE • Typy ontologií – dle rozsahu – Doménové – pro určitý obor, například lékařství – Generické (top-level) – obecné na nejvyšší úrovni – Úlohové – například diagnostika – Aplikační – různé kombinace ostatních ONTOLOGIE – základní pojmy • Třídy, koncepty, kategorie, rámce, sorty – Jedná se o abstrakce skupin objektů podobných vlastností – Nesouvisí s programováním! – Nezabývají se procesy (metody) • Individua, Instance, Objekty – Odpovídají objektům reálném světě • Relace, funkce, sloty, vlastnosti, role, atributy – Odpovídají vztahům mezi objekty a třídami a atributům Není jednotná terminologie a totožný význam! GOL (General Ontological Language) • Top-level ontologie vytvořená jako základ pro konceptuální modelování a upřesnění použití UML pro tento účel. • Jedná se o top-level ontologii • Autoři: Guizzardi, Herre a Wagner • Univ. of Twente, Eindhoven univ. of Techn. Schéma GOL Schéma GOL Entity, Urelement a Set • • • • Svět je složen z Entit. Entity jsou buď Set nebo Urelement. Urelement je vše co není set! Entita může být prvkem set. Universa a Individua • Urelementy jsou buď Individua nebo Universa. • Individuum je konkrétní objekt. • Universum je abstrakce podobnosti mezi objekty! ~ třída Universa a Individua • Urelementy jsou buď Individua nebo Universa. • Individuum je konkrétní objekt. • Universum je abstrakce podobnosti mezi objekty! ~ třída Substance • Substance je objekt, který existuje sám o sobě, např. auto, člověk. Je materiální povahy. Moment • Moment je vlastnost, která existuje pouze na substanci, ta je jejich nositelem. • Jde o zobecnělou vlastnost – autoři vycházejí z Aristotela. Moment • • • • Vztah mezi substancí a momentem je M:N!!! Jedná se o vztah inherence! Značíme: i(x,y) Nazývá se též: ontická predikce! Moment • • • • Vztah mezi substancí a momentem je M:N!!! Jedná se o vztah inherence! Značíme: i(x,y) Nazývá se též: ontická predikce! Qualita a Relational Moment. • Qualita je moment ve vztahu k jedné substanci = atribut, property, vlastnost. • Relational moment je vlastně vztah (asociace, relationship) momentu k více substancím. Qualita a Relational Moment. Například barva auta je qualita. Je to moment ve vztahu k jedné substanci. • Qualita je moment ve vztahu k jedné substanci = atribut, property, vlastnost. • Relational moment je vlastně vztah (asociace, relationship) momentu k více substancím. Qualita a Relational Moment. Objednávka je relational moment. Vztahuje se k objednávajícímu, ke zboží a k prodejci. • Qualita je moment ve vztahu k jedné substanci = atribut, property, vlastnost. • Relational moment je vlastně vztah (asociace, relationship) momentu k více substancím. Qualita a Relational Moment. Vztahy jsou vlastnosti! Vlastnosti jsou vztahy! • Qualita je moment ve vztahu k jedné substanci = atribut, property, vlastnost. • Relational moment je vlastně vztah (asociace, relationship) momentu k více substancím. Relational Moment • Abstrakcí relational momentů jsou relational universa. • Jedná se o abstrakce vztahů! Extension • • • • • • Universum je založeno na podobnosti entit. Všechny instance universa tvoří jeho extensi. Extense je set. Píšeme: Ext(U) E je instance U píšeme: e::U Existují také universa vyššího řádu, jejími instancemi jsou universa nižšího řádu! Meta třídy! Chronoid • Chronoid je abstrakce umístění v čase. Topoid • Topoid je abstrakce umístění v prostoru. Part-Whole Relationship • Vztah celek-část. – Jde o speciální vztah mezi dvěma instancemi universa. – Jiný název: skládání. – Vztah celek-část může být kontextový • To reflektuje skutečnost, že pojem celku a části závisí na úhlu našeho pohledu (zkoumané doméně). • V oblasti fyzické domény je však pouze jeden kontext – fyzický svět! Part-Whole Relationship • Židle se skládá z částí • Lidské tělo má části • Osoby jsou v místnosti • Auto má kola • Heterogenita částí! • Povinnost částí! • Nezávislost částí Rozdíl mezi ontologiemi a OMO!!! Toto v ontologii neplatí! Existují pouze objekty. Třída je abstrakce toho, že nějaké objekty jsou si podobné. Jejich podobnost je založena na stejné množině vlastností. Rozdíl mezi ontologiemi a OMO!!! Pokud jsou dva objekty stejné kategorie, mají stejné vlastnosti. Neexistují dva objekty, které mají stejné vlastnosti a nebyly by stejné kategorie. SYNONYMA „Stejnost“ můžeme určit pouze pomocí vlastností! Pozor! Jména jsou pouze nálepky pro označení pojmů, ale nejsou to pojmy samotné! Význam ontologie pro konceptuální modelování! • Poskytuje vědecký (filosofický) základ pro výklad konstruktů konceptuálního modelu! • Společně s logikou poskytuje základ pro formální popis konceptuálního modelu. Význam ontologie pro objektové logické modelování • Ontologie poskytuje teoretický základ pro konceptuální model – Ten je objektový z principu! • Objektový logický model je odvozen z modelu konceptuálního! – Teoretický základ logického OO modelu! Ontologie nám tedy umožňuje lépe chápat jemnosti v objektověorientovaného paradigmatu! Význam ontologie obecně! • V současnosti jde o rychle se rozvíjející se obor. • Poskytuje prostředky pro pochopení čím dál složitějších systémů. • Vyžaduje dobré znalosti filosofie, jazyka a matematické logiky! Ontologie • Shrnutí – Stručný úvod o tom, co je to ontologie. – Stručný úvod do top-level ontologie GOL. – Naznačení souvislosti mezi ontologií – konceptuálním a logickým modelem. – Pokus o vysvětlení proč je pro nás ontologie tak důležitá! Ing. Martin Molhanec, CSc. ČVUT-FEL Praha K13113 Technická 2 166 27 Praha 6