Modelagem Conceitual com OntoUML Tipos de Objetos

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Modelagem

Conceitual com

OntoUML – Tipos de

Objetos

Ricardo de Almeida Falbo

Engenharia de Ontologias Departamento de Informática

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Agenda

• UFO – Unified Foundational Ontology

• _{Categorias de Tipos de Objetos}

• _{A Linguagem OntoUML}

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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

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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

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Princípio de Identidade Única

(6)

Y

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Sortal x Mixin

Maçã

cor = vermelho

Vermelho tipo = maçã

Tipo Sortal Tipo de

Caracterização (Mixin)

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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.

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Distinções entre Categorias de

Tipos de Objetos

Object Type

Sortal Type Non-Sortal Type

Type

{Item Segurável, Vermelho}

Provê um princípio de individualização e identidade para suas instâncias?

{Pessoa, Maçã, Estudante}

DNA, Digital

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Fundamentação

• (2) Um indivíduo (instância) não pode obedecer a

(11)

Um Tipo Sortal não pode ser um supertipo de um Tipo Não-Sortal.

Object Type

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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.

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ObjectType

Rigid Sortal Type Anti-Rigid Sortal Type

Type

Distinções entre Categorias de

Tipos de Objetos

{Pessoa, Organização} {Item Segurável} {Estudante, Adolescente, Jogador de Futebol, Professor} É rígido ou anti-rígido?

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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. P P’

S

… Estudante Professor Pessoa Ricardo

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Princípio da Restrição

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).

S

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ObjectType

Sortal Type

Kind

Non-Sortal Type

Type subKind

Distinções entre Categorias de

Tipos de Objetos

{Pessoa, Organização} {Item Segurável} {Estudante, Adolescente, Professor} {Escola}

Provê ou herda um princípio de

individualização e identidade para suas instâncias?

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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. Mixin Kind Kind

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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!

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ObjectType

Sortal Type

Kind

Non-Sortal Type

Rigid Sortal Type Anti-Rigid Sortal Type Type

subKind

(20)

ObjectType

Sortal Type

Kind

Non-Sortal Type

subKind

(21)

ObjectType

Sortal Type

Kind

Non-Sortal Type

subKind

Um subKind TEM de ter como supertipo um (único) Kind.

(22)

ObjectType

Sortal Type

Kind

Non-Sortal Type

subKind

Um tipo Anti-Rígido TEM de ter como um supertipo um (único) Kind.

(23)

ObjectType

Sortal Type

Kind

Non-Sortal Type

subKind

(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)

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Papéis (Roles)

A propriedade relacional (matriculado em) é parte

da definição do papel Estudante.

e n

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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 Kind Role

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PESSOA ESTUDANTE INSTITUIÇÃO DE ENSINO MUNDO M Kind Kind Role

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PESSOA ESTUDANTE INSTITUIÇÃO DE ENSINO MUNDO M1 Kind Kind Role

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PESSOA ESTUDANTE INSTITUIÇÃO DE ENSINO MUNDO M2 Kind Kind Role

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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

(32)

Idoso PESSOA MUNDO M1 Adulto Adolescente Criança

(33)

(34)

(35)

ObjectType

Sortal Type

Kind

Non-Sortal Type

Type

subKind Phase Role

Distinções entre Categorias de

Tipos de Objetos

{Pessoa, Organização} {Insurable Item} {Estudante} {Escola} {Adolescente} Relacionalmente dependente ou independente?

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(37)

Estudante

Pessoa

x

Instância de

(38)

Estudante Pessoa x Instância de

MUNDO M1

Instância de

(39)

MUNDO M2

Instância de

R-Uma vez que Estudante é anti-rígido, deve existir um mundo M2 em que x não é uma instância de

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MUNDO M2

Instância de

R-Mas, uma vez que Pessoa é rígido então x deve ser uma instância de Pessoa em todos os

mundos, incluindo M2.

(41)

MUNDO M2

Instância de

R-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.

R+

_{Instância de}

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ObjectType

Sortal Type

Kind

Non-Sortal Type

subKind Phase Role

(43)

Diferentes Categorias de Tipos de

Objetos

Categoria do Tipo Provê Identidade Herda Identidade Rigidez Dependência SORTAL « kind » + - + -« subkind » - + + -« role » - + - + « phase » - + - -NON-SORTAL -

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-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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-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.

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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.

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Metamodelo da UML 2.0 Extensões de OntoUML Type isAbstract:Boolean = false Classifier DirectedRelationship Generalization specific 1 generalization * general 1 /general * isCovering:Boolean = false isDisjoint:Boolean = true GeneralizationSet * * Relationship name:String[0..1] NamedElement Element /relatedElement 1..* /target 1..* /source 1..* Class Object Class

Anti Rigid Sortal Class

Mixin Class Sortal Class

{disjoint, complete}

Rigid Sortal Class

Role Phase

SubKind Substance Sortal

{disjoint, complete} {disjoint, complete} {disjoint, complete}

Non Rigid Mixin Class

Rigid Mixin Class

Category

Anti Rigid Mixin Class Semi Rigid Mixin RoleMixin Mixin Quantity isExtensional:Boolean Collective Kind {disjoint, complete}

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Estereótipos de OntoUML

Categoria do Tipo Estereótipo

Kind <<kind>> Quantity <<quantity>> Collective <<collective>> Subkind <<subkind>> Phase <<phase>> Role <<role>> Category <<category>> RoleMixin <<roleMixin>> Mixin <<mixin>>

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Foundational OPs e OntoUML

• OntoUML incorpora Foundational Ontology Patterns, baseados em UFO, dentre eles: – Padrão Subkind – Padrão Phase – Padrão Role – Padrão RoleMixin

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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

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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 ...

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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

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Padrão RoleMixin

• Problema: Papéis com tipos disjuntos admissíveis.

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Padrão RoleMixin

«roleMixin» A «role» B F D E «role» C 1..* 1..*

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Referências

• Guizzardi, G., Ontological Foundations for Structural Conceptual Models, Universal Press, 2005. 410 p.