ONTOLOGIE a KONCEPTUÁLNÍ MODELOVÁNÍ (stručný úvod) Martin Molhanec

Proč se budeme zabývat ontologiemi? Objektové modelování Jaký je správný význam pojmů: třída, vztah, dědičnost, skládání? Model programu Programátorské objekty Model světa Databázové objekty Konceptuální úroveň Logická úroveň Programátorská úroveň

Proč se budeme zabývat ontologiemi? Objektové modelování Jaký je správný význam pojmů: třída, vztah, dědičnost, skládání? Model programu Programátorské objekty Model světa Databázové objekty Konceptuální úroveň Logická úroveň Programátorská úroveň Od správné ontologie se odvíjí správný výklad!

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, … slovo odvozeno z řečtiny on, ontos - jsoucí, logos - výklad

Co je to ONTOLOGIE FILOSOFIE KONCEPTUÁLNÍ MODELOVÁNÍ 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 KONCEPTUÁLNÍ MODELOVÁNÍ WEB 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 Množina konstruktů Třída, atribut a vztah Jaké jsou vztahy: Dědičnost Skládání Souvislost X36OMO 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 NÁSTROJ

ONTOLOGIE - KONCEPTUÁLNÍ MODEL - UML TEORIE NÁSTROJ Logický model

ONTOLOGIE - KONCEPTUÁLNÍ MODEL - UML TEORIE NÁSTROJ Logický model 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!!! „Stejnost“ můžeme určit pouze pomocí vlastností! Pozor! Jména jsou pouze nálepky pro označení pojmů, ale nejsou to pojmy samotné! Pokud jsou dva objekty stejné kategorie, mají stejné vlastnosti. Neexistují dva objekty, které mají stejné vlastnosti a nebyly by stejné kategorie. SYNONYMA

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 objektově-orientovaného 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