Эти средства обладают абстрактностью и универсальностью. В силу своей абстрактности средства описания стали называтьсяконцептуальными. Универсальность определяется общностью систем базовых понятий и средствами порождения новых понятий.

В исследованиях по искусственному интеллекту проблема описания предметной области трактуется как проблема представления знаний, а соответствующие концептуальные средства называютсясхемой представления.

В теории БД принято говорить о концептуальном, или информационно - логическом, моделировании ПО. Центральным понятием является понятие концептуальной схемы (модели) ПО.

В силу свойства универсальности, описать средства построения концептуальной схемы - это значит описать возможные состояния абстрактной предметной области, которая предназначена для моделирования структуры и динамики произвольных ПО.

    Понятия:

1. Тип объекта- должен иметь уникальное имя и все объекты предметной области могут быть отнесены к одному или нескольким типам.

    t0 - тип объекта;
    t0t - множество объектов типа t в момент времени t;

Эти множества могут пересекаться, если объект имеет несколько типов. Тип объекта может сообщаться системе при первом упоминании этого объекта. Тип объекта может определяться системой на основании свойств объекта с помощью классифицирующих процедур.

Тип объекта может быть автоматически изменен при изменении состояния объекта.

2. Концептуальная схемапредметной области - множество типов, снабженное некоторой структурой. Структура на множестве типов задается множеством отношений и операций, определенными на множестве типов.

Обозначим j конечные множества объектов предметной области. Для некоторого момента времени t можно выделить множество объектов типа (t1)obt и (t2)obt, имеющих определенные соотношения, например:

    (t1)obt М (t2)obt
    (t1)obt З (t2)obt = 0

Если такие соотношения являются устойчивыми (не меняются во времени), то эти свойства состояния семантической предметной области.

    Соотношения:
    1. Родовидовое отношение SUP

t1 sup t2 - t1 является подтипом t2 ((вид) является подтипом (род)) Это соотношение задается между типами объектов. Оно верно, если " t (t1)obt Ј (t2)obt

Эти отношения принято задавать графически. Типы объектов представляются вершинами, а отношения между ними - ребрами.

    Например:
    sup Помещение sup
    Учебное Служебное помещение помещение sup sup sup sup
    аудитория лаборатория помещение помещение кафедры деканата
    рис. 5

Следующая диаграмма описывает набор базовых типов объектов для любой концептуальной модели (См. рис. 6).

    Объект
    sup sup
    Неопределенный Определенный объект sup объект sup
    Материальный Нематериальный
    объект объект
    sup sup sup sup sup
    имя время понятие ситуация пространство sup sup
    статическая динамическая
    sup sup
    пост. сит. сост.
    sup sup
    рис. 6 уст. сост. врем. сост.
    Тип объекта является общим для всех предметных областей.

2. Отношение частичного порядка PART OF. Модель временистроится на основании конечного множества типов временных интервалов, на которых определено отношение PART OF.

    ti PART OF tj
    явл. частью

Каждый интервал типа ti является частью одназначно определенного интервала tj.

    Время
    sup sup
    год неделя
    PART OF PART OF
    месяц
    PART OF
    сутки
    PART OF
    час
    PART OF
    минута
    PART OF
    секунда
    рис. 7

Модель пространства строится на конкретном множестве, так же, как и времени, но по отношению к части окрестности.

    (См. рис. 8)
    пространство
    sup sup
    страна континент
    PART OF PART OF
    область регион
    PART OF PART OF
    населенный
    пункт
    PART OF PART OF
    город деревня
    рис. 8
    3. Отношение принадлежности ISA
    Иванов А. И. ISA студент
    связывает имя объекта с его типом
    4. Отношение INSTANCE OF (INS)
    Иванов INS АИ-1-93
    отношение может быть задано как на
    множестве имен, так и типов
    name (O1) INS name (O2)
    Если t1 INS t,
    t2 INS t,
    ...............
    tn INS t, то объект типа t может состоять из объектов
    типов t1, t2.... tn, причем объект типа t может включать
    несколько объектов данных типов.

Это отношение (INS) применяется для множества дискретных объектов, PART OF - непрерывных.

    студент INS группа студентов
    лаборатория
    INS INS
    INS

сотрудники помещение оборудование лаборатории лаборатории лаборатории

    рис. 9
    Свойства этих отношений
    1. PART OF и SUP обладают свойством транзитивности:
    t1 SUP t2 ; t2 SUP t3
    t1 SUP t3
    доцент SUP SUP сотрудник
    преподаватель
    рис. 10
    доцент SUP преподаватель ; преподаватель SUP сотрудник
    доцент SUP сотрудник
    Для отношения INS это свойство не выполняется:

2. t1 INS t2 ; t2 INS t3 ; tn-1 INS tn В графе отношения INS нет неверно, что tn INS t1 циклов

    3. t1 SUP t2 ; t2 INS t3
    t1 INS t3

лаборант SUP сотрудник лаборатории ; сотрудник лаборатории INS лаборатория лаборант INS лаборатория

    лаборатория
    INS
    сотрудник INS
    SUP
    лаборант
    рис. 11
    4. name (O) ISA t1 ; t1 SUP t2
    name (O) ISA t2
    Москва ISA город ; город SUP населенный пункт
    Москва ISA населенный пункт
    Представление типов объектов
    Конечное множество троек вида (t, ni, ti);
    где t, ti - типы объектов,
    ni - имя атрибута,

(Атрибуты- характеристики объектов или роли, которые они играют в определенных ситуациях) i=1, ...., к,

ni№nj, если i№j, называется представлением типа t, если в каждый момент времени ni: tобt ® (ti)обt, (ni - отображ. мн-во объектов типа t на мн-во объектов типа t1) причем разным объектам О1 и О2 типа t соответствуют разные картежи значений функций ni {n1t(O1), n2t (O1, ...., nkt(O1)}

    {n1t(O2), n2t(O2, ...., nkt(O2)},

последнее условие называется условием различимости объектов. В качестве примера рассмотрим объект типа автомобиль:

    t ni ti
    (автомобиль, марка, марка автомобиля)
    (автомобиль, номер, номер автомобиля)
    (автомобиль, цвет, цвет автомобиля)
    автомобиль(москвич, МКА-21-17, белый)
    автомобиль(жигули, МВА-11-25, красный)
    Композиционный тип объектов
    (ni , ti) COMPONENT OF t

COMPONENT OF означает, что объект типа ti является компонентой объекта типа t. дата

    COMPONENT OF
    COMPONENT OF COMPONENT OF
    год n1 число n3 месяц n2 год t1 число t3 месяц t2
    рис. 12
    Пример композиционного объекта:

Ситуация "находится" (нах. человек в опред. помещении опред. время)

    t находится
    n1 участник ситуации
    n2 место ситуации
    n3 время ситуации
    t1 человек
    t2 помещение
    t3 время
    sup sup
    sup sup
    дата ситуац.
    момент сит.
    учащиеся
    сотрудники
    аудитория
    лаборатор.
    дата
    момент
    ins ins
    число
    сит.
    месяц
    сит.
    год
    сит.
    час
    ситуации
    минута
    ситуации
    оборудование
    число
    месяц
    год
    час
    минута
    Шаблонные высказывания
    человек ... . находится в помещении ... . во время ... .

сотрудник ... . находится в аудитории ... . в ... . часов ... . минут ... ... ... число ... . месяц ... . год

В шаблонные высказывания могут быть поставлены имена конкретных объектов.

    Минимальное представление

Представление (t, ni, ti) называют минимальным, если при удалении "из этих троек, оставшееся множество троек перестает быть представлением данного типа объектов.

    Пример:
    t - аренда
    t1 - объект аренды
    t2 - арендатор
    t3 - арендодатель
    t4 - срок аренды
    t5 - стоимость аренды
    Функциональная зависимость
    Предположим, задано представление
     i=1.... k
    X={ti1, .... , tip}
    Y={tj1, .... , tjs}

Говорят, что компоненты Y функционально зависят от компонент X, если в любой момент времени t для любых двух объектов О1, О2 О tобt из равенств: ni1t(O1) = ni1t(O2) ... .

    nipt(O1) = nipt(O2),
    следуют равенства:
    nj1t(O1) = nj1t(O2)
    ... .
    njst(O1) = njst(O2)
    Пример: X={t4, t5, t6} Y={t1, t2, t3}
    t Лекция
    лектор
    слушатель
    предмет лекции
    место
    день недели
    время начала
    преподаватель
    группа
    предмет
    аудитория
    дата
    t1 t2 t3 t4 t5 t6 min представление
    Операции над типами объектов
    Позволяют получать из существующих типов новые типы.

1. Могут быть заданы операции объединения (t1Иt2), пересечения (t1Зt2), разбиения и др.

Если i=1, ...., k, то тип И ti состоит из тех и только объектов, которые могут быть элементами объектов типа t. Если (ti SUP t), то равенство t=Иti означает, что список подтипов ti является исчерпывающим для объектов типа t.

    Примера :
    объект = человек И помещение И оборудование
    человекЗпомещение = человекЗоборудование=
    = помещениеЗоборудование = 0

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5