пшеничный 1 - 19-05-2012

Отражение событий, состояний, процессов и

сценариев в рамках «онтологического» подхода

Определения/толкования

• Событие

• Состояние

• Процесс

• Сценарий

• Действие, явление, поведение, происшествие, операция, акт и др.

Событие

• В физике

• В математике

• В истории

• В философии

• В программировании и информатике

• В «здравосмысленных» рассуждениях

• В естественном языке

Событие

• В физике

Событие — то, что происходит в некоторый момент времени и рассматривается как изменение состояния мира.

Событие А Событие Б

Процесс

Время

То, что было до события А

То, что стало после события А

Событие

• В математике (в теории вероятности)

Событие — исход эксперимента (простое событие) или комбинация таких исходов (сложное событие).

• В истории

Событие — граница эпох (периодов, эр и т.д.)?

Событие – «кирпичик» прошлого? (Времени? Исторического процесса?)

Событие


Событие — со-бытие, сосуществование, бытие-в-мире.

Событие можно определить безотносительно того, что было до него или будет после него.

А. Бергсон: временная длительность того или иного явления. Событие происходит, и в этом смысле находится во времени.

Событие


Н.О. Лосский: событие – это изменение состояния вещей. Но, существуя во времени, само, внутри себя событие времени не имеет.

Ж. Делез: «не-время», развертывающееся во времени в качестве длительности (но само времени лишено). Становление – имеет собственное время, относится к процессу.

З. Фрейд: событие – случай, вторгающийся в жизнь и создающий в психике «очаг напряжения».

Событие

• В информатике и программировании

Событие — изменение свойств объекта, зафиксированное наблюдателем или программой.

Событие — всякое сообщение от программы.

Событие

• В естественном языкеПо-русски (словарь В.И. Даля): Событие — СО-

БЫТИЕ, собы́тность кого с кем, чего с чем, пребывание вместе и в одно время; событность происшествий, совместность, по времени, современность. Событные происшествия, современные, в одно время случившиеся. || Событие, происшествие, что сбылось.

По-английски: something that happens, OCCURRENCE.

Событие, состояние, процесс, сценарий

Событие

Состояние

Процесс Сценарий

Изм

енен

ие

при

знак

а пр

едм

ета

Отношение предмет -> признак; значение - ДА

Отношение предмет -> признак; значение - НЕТ

От

нош

ение

цел

ое -

> ч

аст

ь

От

нош

ение

цел

ое -

> ч

аст

ь

Вопрос: как изобразить процесс (изменение

событий/состояний объектов) в графическом построении с

помощью «узлов» и «связей»?

Ответ 1: приписать связям не (только) отношения между объектами,

но (и) действия над ними, в «узлах» оставить все

(более-менее) как в онтологии.

«Понятийные» диаграммы с простыми «говорящими» связями

Динамическая онтология (пример)

Project IST 026850 SUPER Technical Report, 2009

Онтология, показывающая взаимоотношения онтологий: черная стрелка – реализованное отношение «импортирует»,

оранжевая – возможное отношение «импортирует»


Rainaud et al., 2008

Онтология, показывающая формирование некоторых основных понятий геологии. Включает как динамические отношения (“imports from”, “is resulted from”, “uses”), так и статические (“is a”, “has rock type”, “is part of”). Некоторые

отношения вообще не могут быть однозначно классифицированы как статические или динамические (“dated by”, “has geolocalization”, “is composed of”).


Mastella et al., 2007

Surface Formation

is a

Geo-object

Topo assertion

Matter creation/

destruction

Matter deformation/

transformation

is a

Geo-event

Chrono assertion

Transform/ create object

Temporal implication

Не видно, как именно geoobject влечет geoevent и как именно geoevent трансформирует или создает geoobject. Аналогично – с topo- и chrono-assertion.

Динамическая онтология (пример): функционирование факультета

Занятия

Пишут

Преподаватели

Студенты

Дети Болезни

Статьи

Курсовые работы

Ведут

Посещают

Пишут

Им

еют

Имеют

ИмеютИмеют

Имеют

Рук

овод

ят

Невозможно выразить сценарии типа: «Если ребенок у студента заболел, студент не посещает занятия». Также невозможно отобразить факт, что ребенок преподавателя может быть сам студентом или преподавателем (а статьей или

болезнью – не может). Есть и иные ограничения (на следующих слайдах см. более полный перечень недостатков рассматриваемого подхода).

Преимущества

1. Можно увидеть одновременно и «статическое», и «динамическое» знание

(то есть и свойства-отношения объекта, и процессы, в которых он участвует).

2. Графической нотации соответствует формальный язык.

Недостатки

1.Не видны конкретные сценарии (в ситуациях, когда один узел «участвует» в нескольких сценариях и возникает вопрос, совместимы ли эти сценарии).


2. Плохо читаются построения, в которых соседствуют связи, обозначающие «статические» отношения, и связи, обозначающие действия, непонятно, какие узлы «могут участвовать» в процессах, а какие могут только обозначать свойства или несамостоятельные части объектов (обратная сторона преимущества данного подхода).

- На связи накладывается множество ограничений, не эксплицированных в нотации (временные, n-арные и пр. отношения)


3. Откуда берется «полный перечень» действий над объектами? Может ли он быть задан извне или только внутри данной онтологии? Связан ли он как-то с отношениями и свойствами самого объекта, на который направлено действие?

- Можно ли сформировать список действий непосредственно из самой модели (описания/онтологии)?


4. Трудности с формализацией «жизненного цикла» объекта:

- Тот объект, над которым осуществляется действие, в результате его перестает существовать (и, соответственно, все его части и свойства)? Лосось, дав потомство, умирает, человек – нет.

- Объект, который является результатом действия, мог существовать до того? Или обязательно «родился на свет» только сейчас? Как-то можно различать «рождение», «жизнь» и «смерть» объекта?

- Как определить и показать, что один и тот же объект существует дискретно (то он есть, то его нет)?


5. Невозможно как-либо отобразить сценарии с участием объектов, относительно которых не утверждается, а отрицается наличие того или иного признака или отношения («если студент НЕ болеет… то…»; «НЕ посещающий занятия студент …» и т.д.).

Модальная логика (операторы Unless, Until и др. – Gelfond and Lifschitz, 1989; Preda, 2007; Sacca and Zaniolo, 1991; etc.)


6. Невозможно отобразить сценарии с участием объектов, которые меняют признаки с течением времени. «Заяц из белого становится серым».


7. Невозможно отобразить сценарии, основанные на распространении признака от одного предмета другим. «X рассмеялся так, что и другие засмеялись вместе с ним».


8. Невозможно вообще как-либо отобразить сценарии, основанные на связи между различными объектами с различными признаками. «Факир был пьян, и фокус не удался».


9. Невозможно проследить закономерности формирования сценариев.

Нужна дополнительная аксиоматика.


10. Невозможно выразить количественные характеристики объектов.

Все преподаватели ведут занятия, но не все имеют детей.


11. Невозможно отобразить ситуацию, когда один индивид относится к разным концептам одновременно.

Дети могут быть также еще и студентами, и дети могут быть даже преподавателями, а могут не быть ни тем, ни другим. Далее: дети студентов вряд ли будут преподавателями – хотя это уже к вопросу о закономерностях формирования сценариев).

Недостатки: общий комментарий

Недостатки 2, 3, 9 – вероятно, могут быть устранены в рамках онтологического подхода.

Остальные – вряд ли.

Расширение онтологического подхода: близкие методы

• Диаграммы потоков данных (data flow diagrams),• Нотация IDEF 0,• Нотация IDEF 5,

• Диаграмма PERT (Program Evaluation and Review Technique)

• Диаграммы древовидной логики исчисления действий (ACTL, action computation tree logic)

• Диаграммы переноса (alluvial diagrams)

• Картограммы (условно)• Диаграммы Сенки (Sankey diagrams, условно)

А также диаграммы Фейнмана – здесь не рассматриваются.

Диаграммы потоков данных (Gane and Sarson, 1977)

www.wikipedia.org

Информационная система принимает извне потоки данных. Для обозначения элементов внешней среды используется понятие внешней сущности. Внутри системы идет преобразование информации, порождаются новые потоки данных. Потоки данных могут поступать на вход к другим процессам (событиям в нашем толковании?), помещаться (и извлекаться) в накопители данных, передаваться к внешним сущностям.

Диаграммы потоков данных (Gane and Sarson, 1977)

www.wikipedia.org

Модель DFD (Data Flow Diagram) является иерархической. Каждый процесс можно разобрать на структурные составляющие, отношения между которыми в той же нотации показать на отдельной диаграмме. Когда достигнута требуемая глубина декомпозиции — процесс нижнего уровня сопровождается мини-спецификацией (текстовым описанием).Кроме того, нотация DFD поддерживает понятие подсистемы — структурной компоненты разрабатываемой системы.

Диаграммы потоков данных: пример стандартных обозначений

www.wikipedia.org

Нотация Юрдана – Де Марко (Yourdon/ De Marco) – удобна для отражения информационных потоков в реальном времени

Стандартная нотация этих диаграмм частично устраняет недостаток 3 и даже вводит классификацию узлов.

Диаграммы потоков данных: пример нотации Юрдана-Де Марко

http://www.excelsoftware.com/processmodel.html

Пример функционирования вычислительной системы

Диаграммы потоков данных: пример нотации Гейна-Сарсона

http://www.agilemodeling.com/artifacts/dataFlowDiagram.htm

Нотация Гейна-Сарсона (Gane/ Sarson) – удобна для конструирования информационных систем

1. Квадраты – внешние сущности

2. Закругленные прямоугольники – процессы (в понимании Гейна и Стартона)

3. Стрелки – потоки данных

4. «Открытые» прямоугольники – хранилища данных

Пример: поступление в университет

Диаграммы потоков данных: пример нотации Гейна-Сарсона

http://www.excelsoftware.com/processmodel.html

Информационные потоки в небольшой ИТ-компании

Нотация IDEF (Integration Definition) 0

www.wikipedia.org


Integration Definition for Function Modeling (IDEF 0), USA Federal Information Processing Standards Publication


• Нет строгих правил именования узлов, кроме единственного: наименование узла должно содержать глагол.

•Нет строгой связи между именем узла и именем связей, входящих в/выходящих из него.

•Изгиб стрелки (связи) лишен содержательного смысла.

•Нет правил именования разветвляющихся или сливающихся связей.

•Нотация IDEF0 представляет собой развитие нотации SADT (см. следующую презентацию).


www.wikipedia.org

Представляет собой нотацию для построения динамических онтологий.

Диаграммы PERT

www.wikipedia.org

Диаграммы PERT

www.wikipedia.org

• Вершины – события, дуги – работа (процессы).

•Приход в вершину означает завершение процесса и прекращение времени «действия» предыдущей вершины.

•Наименования дуг – время, необходимое для перехода от одной вершины к другой («время действия» события-предка?).

Критический путь – наиболее длительный путь от первого события до последнего.

Диаграммы древовидной логики исчисления действий (ACTL)

Act – действие

St – состояние (событие)

Meolic, Kapus, and Brezocnik (2003)

Формальный язык – временная логика с операторами until и unless.

Диаграммы переноса

www.wikipedia.org

1. Узлы-союзы заданы неявно

(отрезки кривых, заключенных между вертикальными белыми линиями; имена узлов – «такой-то параметр в таком-то году»).

2. Связи являются «говорящими», так как их толщина указывает на интенсивность процесса.

3. Процесс «проходит сквозь» события, которые могут быть сформулированы так: «такой-то параметр в таком-то году имеет такую-то

интенсивность».

Картограммы

www.wikipedia.org

Узлы заданы географическим местоположением, связи отражают протяженность и интенсивность.

Фактически наличествуют союзы – ветвление и (реже) слияние. Картограмма является построением, переходным к следующему

типу концептуализаций (см. след. презентацию).

Диаграммы Сенки

http://greenworldpics.com/2009/02/18/household-energy-use-where-does-the-money-go/

Интуитивно ясны… когда не очень сложны

Заключение

• «Понятийные» методы с «говорящими» связями могут эффективно использоваться для того, чтобы очертить, какие процессы в принципе возможны в моделируемой области.

• Данным методам (за исключением alluvial diagrams) соответствуют формальные языки.

• Вместе с тем, перечисленные методы достаточно слабо отражают смысловые тонкости, вкладываемые в словесное описание процессов, и потому должны быть дополнены иным инструментарием.

пшеничный 1 - 19-05-2012

Education

Transcript of пшеничный 1 - 19-05-2012