Top-down modelování a integrace aplikací

PA116 - 12

(c) Zdenko Staníček, srpen 2006

PA116 - lekce 11 2

Témata

• Bottom-up a Top-down přístupy k modelování a modelovacím nástrojům

• TI- a GS- hierarchie• Vrcholová ontologie aneb „Horní Logos“• Konceptuální systémy vycházející z Diamantu• Instanční modelování v DMT (Diamond

Modeling Tool)• Top-down modelování a integrace• Integrující konceptuální model

PA116 - lekce 11 3

Modelování

• Je to specifický způsob osvojování si znalostí• Když chceme znalosti pouze zmiňovat,

vytváříme statický model• Když chceme znalosti i užít, vytváříme

dynamický model• ALE:

– Zajímají nás znalosti o daném tématu samy o sobě?– Nebo je výhodnější znalosti o daném tématu zařadit

do kontextu již akceptovaných a „prožitých“ znalostí?

PA116 - lekce 11 4

Stav, ve kterém se nacházíme:

• Disponibilní modelovací nástroje jsou pro potřeby současného businessu neuspokojivé

• Rozšíříme-li pojetí MT i na podnikové IS (modelují business realitu), je situace přímo tristní

• Současné MT vždy narazí na hranice své užitečnosti !!!

PA116 - lekce 11 5

Proč to tak je?

• Protože klasika businessu je: co nejrychleji se dostat k UŽÍVÁNÍ; na dlouhé ZMIŇOVÁNÍ není čas !!!

• Z toho plyne: Bottom-up přístup.

PA116 - lekce 11 6

Bottom-up budování MT

• MT je vytvářen pro řešení určitého partikulárního problému

• … podle právě aktuálních požadavků a potřeb

• … bez provedení analýzy pozice řešeného problému mezi ostatními problémy (již modelovanými či hodnými modelování)

• Pragmatický a v dané konkrétní situaci efektivní přístup

PA116 - lekce 11 7

Fakta a důsledky

• Bottom-up přístup není podporován žádnou teorií měření resp. porovnávání modelovacích schopností budovaných nástrojů

• Vede k nástrojům, které nejsou schopny řešit předem nepředpokládané problémy.

• Neumožňuje to znalosti o daném tématu zařadit do kontextu již akceptovaných a „prožitých“ znalostí!

PA116 - lekce 11 8

Top-down přístup k budování MT

1) Je nalezeno zobrazení existujících a potenciálních MT do nějaké společné reprezentace, která umožňuje formální manipulace a aplikaci algebry.

2) Je navržena teorie porovnávání a měření modelovacích schopností; vytvořeno parciální uspořádání modelovacích schopností.

PA116 - lekce 11 9

Top-down přístup k budování MT (pokračování)

3) Je vybrán prvek mezi existujícími a potenciálními MT, který je nějakým supremem v uvedeném parciálním uspořádání; tento prvek je přesně definován a případně implementován (srov. principy OOP – deferred a effective classes)

4) Každý MT, který je v uvedeném parciálním uspořádání srovnatelný s vybraným supremálním MTsup z bodu 3) je zkonstruován či definován pomocí tohoto MTsup.

PA116 - lekce 11 10

Co přináší Top-down přístup?

• Možnost skládat obraz světa jako mozaiku se znalostí, kam který kamínek zařadit, aby to celé dávalo smysl (bylo konzistentní) tj. Znalosti o daném tématu zařadit do kontextu již akceptovaných a „prožitých“ znalostí!

• To čemu jsme zvyklí říkat porozumění (understanding)

• Schopnost orientace v neznámém a novém• Možnost simulovat kognitivní procesy v SW

systému

PA116 - lekce 11 11

… a jak se k novým znalostem staví člověk?

• Cokoli, co se k nám, jako lidským bytostem, dostane, srovnáváme s tím co již známe (znalosti), resp. co již víme (informace).

• Toto se projevuje jak v motorickém chování, tak ve vnímání a myšlení

• Žádná nová znalost nebo informace nezůstává v našich hlavách „viset v luftu“, ale každá je někam zařazena do nějakého uspořádání – čili organizace naší paměti, našeho myšlení

PA116 - lekce 11 12

Důsledky pro AI

• Chceme-li konstruovat androidy, či nějak simulovat naše lidské myšlení, nezbývá nic jiného, než toto zařazování nového do již vybudované organizace následovat !!!

• Žádný pokus, který toto tvrzení neakceptuje a nenásleduje, nemůže být úspěšný !!!

• Bez schopnosti zařazovat nové poznatky do organizace již osvojených poznatků totiž nelze hovořit o porozumění.

PA116 - lekce 11 19

TI- a GS- hierarchie

• Relace dwell_in a is_a

• … připomínám Oškyho sestru Hanu …

• … a jejich transitivita

• dwell_in není tranzitivní !!!

• is_a je tranzitivní

PA116 - lekce 11 20

Connection

01

ObjectCategory

Operation

R2

02

PR1

03

Rule

R3

04

R4

Diamantpozornosti

PA116 - lekce 11 21

Typ_dmt_kategorie

Dmt_objekt

Typ_dmt_objektu

UIR_objekt

Typ_UIR_objektu

Dmt_kategorie

dwell_in

Čteme proti šipce, jak jsme se naučili v HIT metodě

PA116 - lekce 11 22

Typ_dmt_kategorie

Dmt_objekt

Typ_dmt_objektu

UIR_objekt

Typ_UIR_objektu

Dmt_kategorie

(Čteme proti šipce, jak jsme se naučili v HIT metodě)

is_a

PA116 - lekce 11 23

Tzv. Horní Logos

PA116 - lekce 11 24

Typ_dmt_kategorie

Dmt_objekt

Dmt_objekt bydlí v Typu_dmt_kategorie

Typ_dmt_kategorie bydlí sama v sobě

Typ_dmt_kategorie je speciálním případem

Dmt_objektu

Dmt_objekt je speciálním případem sebe sama

PA116 - lekce 11 25

Typ_dmt_kategorie

Dmt_objekt

Dmt_objekt bydlí v Typu_dmt_kategorie

Typ_dmt_kategorie bydlí sama v sobě

Typ_dmt_kategorie je speciálním

případem Dmt_objektu

Dmt_objekt je speciálním případem sebe sama

Dim

enze

TI-

hier

arch

ie

Dimenze NP-hierarchie

PA116 - lekce 11 26

Typ_dmt_kategorie

Dmt_objekt

Typ_dmt_objektu

UIR_objekt

Typ_UIR_objektu

Dmt_kategorie

… a jak to tam „nahoře“ můžetřeba vypadat – jedna z možných variant uspořádání „vrcholu“ Horního Logosu (vrcholové Ontologie);

prakticky prověřená v UIR gen. 5

PA116 - lekce 11 27

Konceptuální systémy vycházející z Diamantu

PA116 - lekce 11 28

MENTION USE

O čem ty systémy jsou a jak s nimi pracujeme ?

Knowledge

Tacit

Explicit

socialization

combination

externalization

internalization

PA116 - lekce 11 29

Connection

01

ObjectCategory

Operation

R2

02

PR1

03

Rule

R3

04

R4

Diamantpozornosti

PA116 - lekce 11 30

Operace

Kategorie

Rel

RelCt

Ct

Rel

Rel

Proces

Rel

Rel

Akter

Pravidlo ObecnaKonkatenace

PolozkaKalendare

Ct

Rel

Rel

Rel

Ct

Ct

Ct

Ct Ct

Rel

Rel Rel

Protokol

Produkt T

Rel

T

Object orientedapproach

PA116 - lekce 11 31

Synapse orientedapproach

Connection

01

ObjectCategory

Operation

R2

02

PR1

03

Rule

R3

04

R4

PA116 - lekce 11 32

PA116 - lekce 11 33

Instanční modelování v Diamantu

PA116 - lekce 11 34

Connection

01

ObjectCategory

Operation

R2

02

PR1

03

Rule

R3

04

R4

PA116 - lekce 11 35

ObjektKategorie Pravidlo

Souvislost

Operace

PA116 - lekce 11 36

Graf

Množina vrcholů Množina hranIncidenční funkce f: V V E

p-hrana p-hrana p-hrana

PA116 - lekce 11 37

Projekty

Množina projektů

Výčtovýevaluátor

01-hrana

02-hrana

PA116 - lekce 11 38

Kritická cestaProjektu A

Graf Projektu A

Výpočetkritické cesty

01-hrana

02-hrana

PA116 - lekce 11 39

Acyklickégrafy

Množinagrafů v DMT

Evaluátor acykličnosti

02-hrana

01-hrana

PA116 - lekce 11 40

Kategorizacedokumentů

Faktury Objednávky Výdejky

Objekt patří do Kategorie

Instanční hrany(odvozené užitím01 a 02)

Objekt patří do KategorieObjekt patří

do Kategorie

PA116 - lekce 11 41

Kategorizacedokumentů

Faktury Objednávky Výdejky

Faktury Objednávky Výdejky

Vyd0301Fa0302

Fa0303

Obj0301

Obj0302

Fa0301

R-hrana R-hrana R-hrana

PA116 - lekce 11 42

Evaluátor acykličnosti

Pravidloacykličnosti

MnožinaGrafů v DMT

03-hrana

04-hrana

PA116 - lekce 11 43

X Y

X Y

X Y

x y z

...

Je podkategorii

(X, Y)

PA116 - lekce 11 44

Entity

Vazby

A B C

Vazby 1,1:0,M

Vazby 1,1:0,M

V1

Start V1 End V1

PA116 - lekce 11 45

Entita Vazba 1,1:0,M

C B A

C B A V1

Start V1 End V1

V1

b1 b2

a1 a2 a3

v11 v12

St v11

St’v11

E v11

PA116 - lekce 11 46

Entity DM Vazby DM

E1

...

MT pro DM

Entity DM Vazby DM Pravidla DM Operace DM

Pravidla DM Operace DM

En P1 Pm

O1

...

...

Oh

PA116 - lekce 11 47

Entity

A B C

Subtyp

Silná

Asociativ

Charact

PA116 - lekce 11 48

Pravidla

Pii Piii Piv

Modelování

Spojení entit

Kardinality

Subtypů

Pi

Výlučnosti

PA116 - lekce 11 49

Operace

Oii Oiii Oiv

Vytvoření

Čtení

Výmazů

Navigace

Oi

Aktualizace

Ov

PA116 - lekce 11 50

Entity DM

1,1:0,M

E1

V1 Vk

...

MT pro DM

Pravidla DM Operace DM

En P1 Pm

O1

...

...

...

Oh

Vazby DM

0,1:0,1...

Zjednodušení (Vynecháním R-hran)

PA116 - lekce 11 51

Top-down modelování a integrace

• Motivační příklad

• Tzv. Mycroft problem

• Proč se integrace bez Top-down přístupu moc nedaří

PA116 - lekce 11 52

DeviceName

PlacementPurchase date

Person

Function

Name

Room

Question: Who is sitting in the same room with given device?

Person

Function

NameDevice

Name

Placement =

Room

Purchase date

Information system of Brno’s Academic Computer Network

University intranet

PA116 - lekce 11 53

Is this problem new?Mycroft draws four hundred and fifty pounds a year, remains a subordinate, has no ambitions of any kind, will receive neither honour nor title, but remains the most indispensable man in the country. "His position is unique. He has made it for himself. There has never been anything like it before, nor will be again. He has the tidiest and most orderly brain, with the greatest capacity for storing facts, of any man living. The conclusions of every department are passed to him, and he is the central exchange, the clearinghouse, which makes out the balance. All other men are specialists, but his specialism is omniscience. We will suppose that a minister needs information as to a point which involves the Navy, India, Canada and the bimetallic question; he could get his separate advices from various departments upon each, but only Mycroft can focus them all, and say offhand how each factor would affect the other. They began by using him as a short-cut, a convenience; now he has made himself an essential. In that great brain of his everything is pigeon-holed and can be handed out in an instant.

Arthur Conan Doyle:The Bruce Partington Plans, 1917

PA116 - lekce 11 54

User, Mycroft, and data-sources

Bez tohoto tonejde !!!

PA116 - lekce 11 55

Integrující konceptuální model• Požadavky

– Universalita– Uniformnost– Self-referenčnost

• Možná řešení– UIR gen. 1 - 4– UIR gen. 5– Mycroft

… a great game of MENTION and USE of synapses

PA116 - lekce 11 56

Connection

01

ObjectCategory

Operation

R2

02

PR1

03

Rule

R3

04

R4

PA116 - lekce 11 57

Operace

Kategorie

Rel

RelCt

Ct

Rel

Rel

Proces

Rel

Rel

Akter

Pravidlo ObecnaKonkatenace

PolozkaKalendare

Ct

Rel

Rel

Rel

Ct

Ct

Ct

Ct Ct

Rel

Rel Rel

Protokol

Produkt T

Rel

T

Object orientedapproach

(UIR gen. 1-4)

PA116 - lekce 11 58

Synapse orientedapproach

(UIR gen. 5)

PA116 - lekce 11 59

UMTUMT DMTDMT ResearchResearch UIRONUIRON

Mycroftresearch

Mycroftresearch

Mycroftproduct

Mycroftproduct

UIRecorderUIRecorder UIRobotUIRobot

UIRobot gen5UIRobot gen5

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007

MU

XXX

eTrium Ltd

eTrium Corp.

Product history KIR Lab FI MUNI