ontologie a konceptuÁlnÍ modelovÁnÍ (stručný úvod)
DESCRIPTION
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 - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
![Page 1: ONTOLOGIE a KONCEPTUÁLNÍ MODELOVÁNÍ (stručný úvod)](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062800/56814312550346895daf6391/html5/thumbnails/1.jpg)
ONTOLOGIE a KONCEPTUÁLNÍ MODELOVÁNÍ
(stručný úvod)
Martin Molhanec
![Page 2: ONTOLOGIE a KONCEPTUÁLNÍ MODELOVÁNÍ (stručný úvod)](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062800/56814312550346895daf6391/html5/thumbnails/2.jpg)
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
![Page 3: ONTOLOGIE a KONCEPTUÁLNÍ MODELOVÁNÍ (stručný úvod)](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062800/56814312550346895daf6391/html5/thumbnails/3.jpg)
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!
![Page 4: ONTOLOGIE a KONCEPTUÁLNÍ MODELOVÁNÍ (stručný úvod)](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062800/56814312550346895daf6391/html5/thumbnails/4.jpg)
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 řečtinyon, ontos - jsoucí, logos - výklad
![Page 5: ONTOLOGIE a KONCEPTUÁLNÍ MODELOVÁNÍ (stručný úvod)](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062800/56814312550346895daf6391/html5/thumbnails/5.jpg)
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
![Page 6: ONTOLOGIE a KONCEPTUÁLNÍ MODELOVÁNÍ (stručný úvod)](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062800/56814312550346895daf6391/html5/thumbnails/6.jpg)
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
![Page 7: ONTOLOGIE a KONCEPTUÁLNÍ MODELOVÁNÍ (stručný úvod)](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062800/56814312550346895daf6391/html5/thumbnails/7.jpg)
ONTOLOGIE• Upřesňuje jazyk a vyjadřování
• X je student.• X je zelený.• X je doma.• X je.
![Page 8: ONTOLOGIE a KONCEPTUÁLNÍ MODELOVÁNÍ (stručný úvod)](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062800/56814312550346895daf6391/html5/thumbnails/8.jpg)
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
Problém!Správná množina a
výklad významu konstruktů!
X36OMO
![Page 9: ONTOLOGIE a KONCEPTUÁLNÍ MODELOVÁNÍ (stručný úvod)](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062800/56814312550346895daf6391/html5/thumbnails/9.jpg)
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!
![Page 10: ONTOLOGIE a KONCEPTUÁLNÍ MODELOVÁNÍ (stručný úvod)](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062800/56814312550346895daf6391/html5/thumbnails/10.jpg)
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
![Page 11: ONTOLOGIE a KONCEPTUÁLNÍ MODELOVÁNÍ (stručný úvod)](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062800/56814312550346895daf6391/html5/thumbnails/11.jpg)
ONTOLOGIE - KONCEPTUÁLNÍ MODEL - UML
KONCEPTUÁLNÍMODEL
UMLONTOLOGIE
TEORIE NÁSTROJ
![Page 12: ONTOLOGIE a KONCEPTUÁLNÍ MODELOVÁNÍ (stručný úvod)](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062800/56814312550346895daf6391/html5/thumbnails/12.jpg)
ONTOLOGIE - KONCEPTUÁLNÍ MODEL - UML
KONCEPTUÁLNÍMODEL
UMLONTOLOGIE
TEORIE NÁSTROJ
Logický model
![Page 13: ONTOLOGIE a KONCEPTUÁLNÍ MODELOVÁNÍ (stručný úvod)](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062800/56814312550346895daf6391/html5/thumbnails/13.jpg)
ONTOLOGIE - KONCEPTUÁLNÍ MODEL - UML
KONCEPTUÁLNÍMODEL
UMLONTOLOGIE
TEORIE NÁSTROJ
Logický model
Programování
![Page 14: ONTOLOGIE a KONCEPTUÁLNÍ MODELOVÁNÍ (stručný úvod)](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062800/56814312550346895daf6391/html5/thumbnails/14.jpg)
ONTOLOGIE• Typy ontologií – dle užití
– Informační – základ pro konceptuální schémata
– Terminologické – pokročilé tezaury, slovníky
– Znalostní – umělá inteligence, znalostní inženýrství
– Filosofické - metafyzika
![Page 15: ONTOLOGIE a KONCEPTUÁLNÍ MODELOVÁNÍ (stručný úvod)](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062800/56814312550346895daf6391/html5/thumbnails/15.jpg)
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
![Page 16: ONTOLOGIE a KONCEPTUÁLNÍ MODELOVÁNÍ (stručný úvod)](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062800/56814312550346895daf6391/html5/thumbnails/16.jpg)
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!
![Page 17: ONTOLOGIE a KONCEPTUÁLNÍ MODELOVÁNÍ (stručný úvod)](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062800/56814312550346895daf6391/html5/thumbnails/17.jpg)
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.
![Page 18: ONTOLOGIE a KONCEPTUÁLNÍ MODELOVÁNÍ (stručný úvod)](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062800/56814312550346895daf6391/html5/thumbnails/18.jpg)
Schéma GOL
![Page 19: ONTOLOGIE a KONCEPTUÁLNÍ MODELOVÁNÍ (stručný úvod)](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062800/56814312550346895daf6391/html5/thumbnails/19.jpg)
Schéma GOL
![Page 20: ONTOLOGIE a KONCEPTUÁLNÍ MODELOVÁNÍ (stručný úvod)](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062800/56814312550346895daf6391/html5/thumbnails/20.jpg)
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.
![Page 21: ONTOLOGIE a KONCEPTUÁLNÍ MODELOVÁNÍ (stručný úvod)](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062800/56814312550346895daf6391/html5/thumbnails/21.jpg)
Universa a Individua
• Urelementy jsou buď Individua nebo Universa.
• Individuum je konkrétní objekt.• Universum je abstrakce podobnosti mezi
objekty! ~ třída
![Page 22: ONTOLOGIE a KONCEPTUÁLNÍ MODELOVÁNÍ (stručný úvod)](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062800/56814312550346895daf6391/html5/thumbnails/22.jpg)
Universa a Individua
• Urelementy jsou buď Individua nebo Universa.
• Individuum je konkrétní objekt.• Universum je abstrakce podobnosti mezi
objekty! ~ třída
![Page 23: ONTOLOGIE a KONCEPTUÁLNÍ MODELOVÁNÍ (stručný úvod)](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062800/56814312550346895daf6391/html5/thumbnails/23.jpg)
Substance
• Substance je objekt, který existuje sám o sobě, např. auto, člověk. Je materiální povahy.
![Page 24: ONTOLOGIE a KONCEPTUÁLNÍ MODELOVÁNÍ (stručný úvod)](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062800/56814312550346895daf6391/html5/thumbnails/24.jpg)
Moment
• Moment je vlastnost, která existuje pouze na substanci, ta je jejich nositelem.
• Jde o zobecnělou vlastnost – autoři vycházejí z Aristotela.
![Page 25: ONTOLOGIE a KONCEPTUÁLNÍ MODELOVÁNÍ (stručný úvod)](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062800/56814312550346895daf6391/html5/thumbnails/25.jpg)
Moment
• Vztah mezi substancí a momentem je M:N!!!• Jedná se o vztah inherence! • Značíme: i(x,y)• Nazývá se též: ontická predikce!
![Page 26: ONTOLOGIE a KONCEPTUÁLNÍ MODELOVÁNÍ (stručný úvod)](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062800/56814312550346895daf6391/html5/thumbnails/26.jpg)
Moment
• Vztah mezi substancí a momentem je M:N!!!• Jedná se o vztah inherence! • Značíme: i(x,y)• Nazývá se též: ontická predikce!
![Page 27: ONTOLOGIE a KONCEPTUÁLNÍ MODELOVÁNÍ (stručný úvod)](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062800/56814312550346895daf6391/html5/thumbnails/27.jpg)
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.
![Page 28: ONTOLOGIE a KONCEPTUÁLNÍ MODELOVÁNÍ (stručný úvod)](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062800/56814312550346895daf6391/html5/thumbnails/28.jpg)
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.
Například barva auta je qualita.Je to moment ve vztahu k jedné
substanci.
![Page 29: ONTOLOGIE a KONCEPTUÁLNÍ MODELOVÁNÍ (stručný úvod)](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062800/56814312550346895daf6391/html5/thumbnails/29.jpg)
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.
Objednávka je relational moment.Vztahuje se k objednávajícímu, ke zboží
a k prodejci.
![Page 30: ONTOLOGIE a KONCEPTUÁLNÍ MODELOVÁNÍ (stručný úvod)](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062800/56814312550346895daf6391/html5/thumbnails/30.jpg)
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.
Vztahy jsou vlastnosti!
Vlastnosti jsou vztahy!
![Page 31: ONTOLOGIE a KONCEPTUÁLNÍ MODELOVÁNÍ (stručný úvod)](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062800/56814312550346895daf6391/html5/thumbnails/31.jpg)
Relational Moment
• Abstrakcí relational momentů jsou relational universa.
• Jedná se o abstrakce vztahů!
![Page 32: ONTOLOGIE a KONCEPTUÁLNÍ MODELOVÁNÍ (stručný úvod)](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062800/56814312550346895daf6391/html5/thumbnails/32.jpg)
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!
![Page 33: ONTOLOGIE a KONCEPTUÁLNÍ MODELOVÁNÍ (stručný úvod)](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062800/56814312550346895daf6391/html5/thumbnails/33.jpg)
Chronoid
• Chronoid je abstrakce umístění v čase.
![Page 34: ONTOLOGIE a KONCEPTUÁLNÍ MODELOVÁNÍ (stručný úvod)](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062800/56814312550346895daf6391/html5/thumbnails/34.jpg)
Topoid
• Topoid je abstrakce umístění v prostoru.
![Page 35: ONTOLOGIE a KONCEPTUÁLNÍ MODELOVÁNÍ (stručný úvod)](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062800/56814312550346895daf6391/html5/thumbnails/35.jpg)
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!
![Page 36: ONTOLOGIE a KONCEPTUÁLNÍ MODELOVÁNÍ (stručný úvod)](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062800/56814312550346895daf6391/html5/thumbnails/36.jpg)
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
![Page 37: ONTOLOGIE a KONCEPTUÁLNÍ MODELOVÁNÍ (stručný úvod)](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062800/56814312550346895daf6391/html5/thumbnails/37.jpg)
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.
![Page 38: ONTOLOGIE a KONCEPTUÁLNÍ MODELOVÁNÍ (stručný úvod)](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062800/56814312550346895daf6391/html5/thumbnails/38.jpg)
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.
„Stejnost“ můžeme určit pouze pomocí
vlastností!
Pozor!Jména jsou
pouze nálepky pro označení pojmů, ale
nejsou to pojmy samotné!
SYNONYMA
![Page 39: ONTOLOGIE a KONCEPTUÁLNÍ MODELOVÁNÍ (stručný úvod)](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062800/56814312550346895daf6391/html5/thumbnails/39.jpg)
Význam ontologie pro konceptuální modelování!
• Poskytuje vědecký (filosofický) základ pro výklad konstruktů konceptuálního modelu!
• Společně s logikou poskytuje základ pro formální popis konceptuálního modelu.
![Page 40: ONTOLOGIE a KONCEPTUÁLNÍ MODELOVÁNÍ (stručný úvod)](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062800/56814312550346895daf6391/html5/thumbnails/40.jpg)
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!
![Page 41: ONTOLOGIE a KONCEPTUÁLNÍ MODELOVÁNÍ (stručný úvod)](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062800/56814312550346895daf6391/html5/thumbnails/41.jpg)
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!
![Page 42: ONTOLOGIE a KONCEPTUÁLNÍ MODELOVÁNÍ (stručný úvod)](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062800/56814312550346895daf6391/html5/thumbnails/42.jpg)
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 PrahaK13113Technická 2166 27 Praha 6