Modelagem Conceitual com OntoUML Tipos de Objetos

Transcrição

1 Modelagem Conceitual com OntoUML Tipos de Objetos Ricardo de Almeida Falbo Engenharia de Ontologias Departamento de Informática Universidade Federal do Espírito Santo

2 Agenda UFO Unified Foundational Ontology Categorias de Tipos de Objetos A Linguagem OntoUML Foundational Ontology Patterns e OntoUML

3 Ontologia de Fundamentação Unificada Unified Foundational Ontology (UFO) Desenvolvida baseada em um número de teorias das áreas de Ontologia Formal, Lógica Filosófica, Filosofia da Linguagem, Linguística e Psicologia Cognitiva. Três partes principais: UFO-A: uma ontologia de objetos UFO-B: uma ontologia de eventos UFO-C: uma ontologia de entidades sociais

4 Fundamentação (1) Tipo Sortal (Sortal Type): provê um princípio de individualização e identidade para suas instâncias. O princípio de identidade apoia o julgamento se dois indivíduos são o mesmo.

5 Princípio de Identidade Única Y

6 Princípio de Identidade Única Y

7 Sortal x Mixin Tipo Sortal Maçã Vermelho Tipo de Caracterização (Mixin) cor = vermelho tipo = maçã

8 Fundamentação Uma vez que não sortais (mixins) não proveem um princípio de identidade para suas instâncias, todos os tipos não sortais em um modelo devem ser representados como classes abstratas. Todo objeto em um modelo conceitual estrutural deve ser instância de uma classe representando um tipo sortal.

9 Distinções entre Categorias de Tipos de Objetos Type Object Type Sortal Type {Pessoa, Maçã, Estudante} Non-Sortal Type {Item Segurável, Vermelho} DNA, Digital Provê um princípio de individualização e identidade para suas instâncias?

10 Fundamentação (2) Um indivíduo (instância) não pode obedecer a princípios de identidade incompatíveis.

11 Type Object Type Sortal Type Non-Sortal Type Um Tipo Sortal não pode ser um supertipo de um Tipo Não-Sortal.

12 Rigidez (R+), Semi-Rigidez (R~) e Anti- Rigidez (R-) Um tipo T é rígido se para toda instância x de T, x é necessariamente uma instância de T (no senso modal). Em outras palavras, se x instancia T em um dado mundo w, então x deve instanciar T em todo mundo possível w. Ex.: Pessoa. Um tipo T é anti-rígido se para toda instância x de T, existe a possibilidade de x não ser uma instância de T. Em outras palavras, se x instancia T em um dado mundo w, então existe um mundo possível w em que x não instancia T. Ex.: Estudante. Um tipo é semi-rígido quando ele não é nem rígido, nem anti-rígido, i.e. é rígido para algumas instâncias e não-rígido para outras. Ex.: Item Segurável.

13 Distinções entre Categorias de Tipos de Objetos Type ObjectType Sortal Type Non-Sortal Type {Item Segurável} Rigid Sortal Type {Pessoa, Organização} Anti-Rigid Sortal Type {Estudante, Adolescente, Jogador de Futebol, Professor} É rígido ou anti-rígido?

14 Fundamentação (3) Se um indivíduo é classificado como instância de dois sortais ao longo de sua história (P e P ), deve haver exatamente um único sortal rígido definitivo (S) do qual ambos sortais P e P são especializações e do qual eles herdam seu pricípio de identidade. S Pessoa P P Ricardo Estudante Professor

15 Princípio da Restrição S P P (4) Instâncias de P and P tem de obedecer a um princípio de identidade (por (1)). (5) Os princípios de identidade obedecidos pelas instâncias de P e P devem ser o mesmo (por (2)) (6) O princípio de identidade comum não pode ser provido nem por P nem por P (tem de ser por S).

16 Distinções entre Categorias de Tipos de Objetos Type ObjectType Sortal Type Rigid Sortal Type Non-Sortal Type Provê ou herda um princípio de individualização e identidade {Item para Segurável} suas instâncias? Anti-Rigid Sortal Type Kind {Pessoa, Organização} subkind {Escola} {Estudante, Adolescente, Professor}

17 Fundamentação Uma vez que o princípio de identidade único provido por um Kind é herdado por todas as suas subclasses, então: Um tipo não sortal (Mixin) não pode aparecer em um modelo conceitual como um subtipo de um Sortal. Kind Kind Mixin

18 Fundamentação Uma vez que o princípio de identidade único provido por um Kind é herdado por todas as suas subclasses, então: Um Objeto em um modelo conceitual de domínio não pode instanciar mais do que um único Kind. Não se deve inferir que não é possível haver herança múltipla. Apenas que um tipo não pode ter múltiplos Kinds como supertipos!

19 Type ObjectType Sortal Type Non-Sortal Type Rigid Sortal Type Anti-Rigid Sortal Type Kind subkind Um Kind não pode ser subtipo de outro Kind.

20 Type ObjectType Sortal Type Non-Sortal Type Rigid Sortal Type Anti-Rigid Sortal Type Kind subkind Um Kind não pode ser subtipo de um subkind.

21 Type ObjectType Sortal Type Non-Sortal Type Rigid Sortal Type Anti-Rigid Sortal Type Kind subkind Um subkind TEM de ter como supertipo um (único) Kind.

22 Type ObjectType Sortal Type Non-Sortal Type Rigid Sortal Type Anti-Rigid Sortal Type Kind subkind Um tipo Anti-Rígido TEM de ter como um supertipo um (único) Kind.

23 Type ObjectType Sortal Type Non-Sortal Type Rigid Sortal Type Anti-Rigid Sortal Type Kind subkind Um Kind não pode ser um supertipo de um tipo Não-Sortal.

24 Dependência Relational (D+) Um tipo T é relacionalmente dependente de outro tipo P via a relação R, se para toda instância x de T existe uma instância y de P tal que x e y são relacionadas através de R.

25 Papéis (Roles)

26 Papéis (Roles) e n A propriedade relacional (matriculado em) é parte da definição do papel Estudante.

27 Papel (Role) Especialização anti-rígida de um Sortal, na qual a condição de especialização é de natureza relacional (derivada da participação em uma relação). Kind Role Kind

28 Kind Role Kind PESSOA ESTUDANTE INSTITUIÇÃO DE ENSINO MUNDO M

29 Kind Role Kind PESSOA ESTUDANTE INSTITUIÇÃO DE ENSINO MUNDO M1

30 Kind Role Kind PESSOA ESTUDANTE INSTITUIÇÃO DE ENSINO MUNDO M2

31 Fase (Phase) Especialização (anti-rígida) de um Sortal, na qual a condição de especialização é intrínseca ao objeto. Fases são sempre definidas em Partições de Fases: conjuntos de generalização (generalization set) disjuntos e completos. Kind Phases

32 Criança Adolescente Idoso Adulto PESSOA MUNDO M1

33 Criança Adolescente Idoso Adulto PESSOA MUNDO M2

34 Criança Adolescente Idoso Adulto PESSOA MUNDO M3

35 Distinções entre Categorias de Tipos de Objetos Type Sortal Type ObjectType Relacionalmente dependente ou independente? Non-Sortal Type {Insurable Item} Rigid Sortal Type Anti-Rigid Sortal Type Kind subkind Phase Role {Pessoa, Organização} {Escola} {Adolescente} {Estudante}

36 Um tipo rígido não pode ser um subtipo de um tipo anti-rígido.

37 MUNDO M1 Estudante Pessoa Instância de x

38 MUNDO M1 Estudante Instância de Pessoa Instância de x

39 MUNDO M2 Estudante R- Instância de Pessoa Instância de x Uma vez que Estudante é anti-rígido, deve existir um mundo M2 em que x não é uma instância de Estudante nesse mundo.

40 MUNDO M2 Estudante R- Instância de Pessoa R+ Instância de x Mas, uma vez que Pessoa é rígido então x deve ser uma instância de Pessoa em todos os mundos, incluindo M2.

41 MUNDO M2 Estudante R- Contradição Instância de Pessoa R+ Instância de Instância de x Entretanto, dada a semântica de supertipos, temos que em todos os mundos (incluindo M2) quem quer que seja uma Pessoa é um Estudante, o que é uma contradição.

42 Type ObjectType Sortal Type Non-Sortal Type Rigid Sortal Type Anti-Rigid Sortal Type Kind subkind Phase Role Um tipo rígido não pode ser um subtipo de um tipo anti-rígido.

43 Diferentes Categorias de Tipos de Objetos Categoria do Tipo Provê Identidade Herda Identidade Rigidez Dependência SORTAL «kind» «subkind» «role» «phase» NON-SORTAL - -

44 Diferentes Categorias de Tipos de Objetos Categoria do Tipo Provê Identidade Herda Identidade Rigidez Dependência SORTAL «kind» «subkind» «role» «phase» NON-SORTAL «category» «rolemixin» «mixin» - - ~ -

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46 Diferentes Categorias de Tipos de Objetos Substance Sortal: objetos rígidos, relacionalmente independentes e que proveem um princípio de identidade para suas instâncias. Kind: substance sortals cujas instâncias são complexos funcionais (functional complexes). Ex.: Pessoa, Carro etc. Quantity: substance sortals cujas instâncias são quantidades. Ex.: Ouro, Areia, Água etc. Collective: substance sortals cujas instâncias são coletivos, i.e. coleções de complexos que têm estrutura uniforme. Ex.: Grupo de pessoas, Baralho de cartas, etc.

47 A Linguagem OntoUML

48 OntoUML Extensão da UML que incorpora ao metamodelo da UML 2.0 algumas das distinções ontológicas capturas pela Ontologia de Fundamentação Unificada (UFO-A). Além de incorporar primitivas de modelagem que representam essas distinções ontológicas, o metamodelo estendido de OntoUML inclui um número de restrições lógicas que governam como essas primitivas podem ser combinadas para formar modelos conceituais consistentes.

49 NamedElement name:string[0..1] Type 1..* Element /relatedelement /source 1..* /target 1..* Metamodelo da UML 2.0 * /general Classifier isabstract:boolean = false 1 general specific 1 Relationship DirectedRelationship Class generalization GeneralizationSet iscovering:boolean = false isdisjoint:boolean = true * Object Class * Generalization * {disjoint, complete} Sortal Class Mixin Class {disjoint, complete} {disjoint, complete} Extensões de OntoUML Rigid Sortal Class Anti Rigid Sortal Class Rigid Mixin Class Non Rigid Mixin Class {disjoint, complete} {disjoint, complete} {disjoint, complete} Anti Rigid Mixin Class Semi Rigid Mixin Substance Sortal SubKind Phase Role Category RoleMixin Mixin {disjoint, complete} Kind Quantity Collective isextensional:boolean

50 Estereótipos de OntoUML Categoria do Tipo Kind Quantity Collective Subkind Phase Role Category RoleMixin Mixin Estereótipo <<kind>> <<quantity>> <<collective>> <<subkind>> <<phase>> <<role>> <<category>> <<rolemixin>> <<mixin>>

51 Exemplo de Modelo OntoUML

52 Foundational OPs e OntoUML OntoUML incorpora Foundational Ontology Patterns, baseados em UFO, dentre eles: Padrão Subkind Padrão Phase Padrão Role Padrão RoleMixin

53 Padrão Subkind Subkinds podem se manifestar de duas maneiras: (i) como uma especialização de um tipo S (kind ou subkind) ou (ii) como parte de um conjunto de generalizações (GS) que têm como superclasse comum tipo S (kind ou subkind). Kind ou Subkind Kind ou Subkind

54 Padrão Phase Fases sempre se manifestam como parte de uma Partição de Fases, na qual há sempre um único supertipo comum que é necessariamente um Sortal (S). Kind, Subkind, Phase ou Role...

55 Padrão Role Papéis representam especializações de Sortais que têm como condição de especialização uma relação. Kind, Subkind, Phase ou Role Kind, Subkind, Phase ou Role

56 Padrão RoleMixin Problema: Papéis com tipos disjuntos admissíveis. Pessoas e Organizações podem ser clientes.

57 Padrão RoleMixin

58 Padrão RoleMixin

59 Padrão RoleMixin D 1..* «rolemixin» A 1..* E F «role» B «role» C

60 Referências Guizzardi, G., Ontological Foundations for Structural Conceptual Models, Universal Press, p.