Рациональное проектирование модели, описывающей структуру классов объектов, на основе онтологического анализа данных

Рассматривается формальный метод, обеспечивающий поддержку критически важного шага в объектно-ориентированном анализе и проектировании программного обеспечения. Предложено формировать модель, описывающую структуру классов объектов, на основе онтологического анализа эмпирических данных о целевой предметной области проектирования. Эта технология является развитием известного метода анализа формальных понятий и способна работать с неполной (противоречивой, неточной, нечеткой и т.п.) эмпирической информацией о предметной области, органично поддерживает построение произвольных отношений между классами объектов и принимает во внимание имеющиеся у исследователя сведения о взаимосвязи актуальных для проектировщика свойств объектов предметной области. Для учета реалий накопления эмпирических данных используются модели и аппарат многозначной векторной логики. При этом для задачи вывода понятийной структуры предметной области формируется нестрогий формальный контекст. Его преобразование в бинарный формальный контекст, для которого известны эффективные алгоритмы вывода формальных понятий, производится с использованием интеллектуального алгоритма альфа-аппроксимации, учитывающего типичные зависимости между свойствами объектов и, прежде всего, концептуальную сопряженность свойств объектов, возникающую в результате фундаментальной познавательной процедуры проектировщика - концептуального шкалирования регистрируемых свойств объектов. Между выведенными из формального контекста понятиями фиксируется частичный порядок по вложению свойств, известный в объектно-ориентированном анализе как наследование свойств. Определяемая этим отношением замкнутая решетка формальных понятий трансформируется в модель, описывающую структуру классов объектов, в соответствии с рядом прагматических принципов проектирования этого ключевого компонента программного обеспечения.

объектно-ориентированный анализ и проектирование, модель, описывающая структуру классов, формальные методы, онтологический анализ данных

1. G. Booch. Object-Oriented Analysis and Design with Applications (2 ed.). Benjamin-Cummings Publishing, 1994. 608 p.

2. P. Coad and E. Yourdon. Object-Oriented Analysis. Prentice Hall, 1990. 223 p.

3. J. Martin and J. Odell. Object-Oriented Analysis and Design. Prentice Hall, 1992. 515 p.

4. S. Shlaer and S.J. Mellor. Object Lifecycles, Modeling the World in States. Yourdon Press, 1991. 268 p.

5. B. Meyer. Object oriented software construction (2 ed.). Prentice Hall, 1997. 1296 p.

6. Г.Н. Калянов. CASE структурный системный анализ (автоматизация и применение). - М.: Лори, 1996. 242 с.

7. А.М. Вендров. CASE-технологии: современные методы и средства проектирования информационных систем. - М.: Финансы и статистика, 1998. 176 с.

8. B. Ganter and R. Wille. Formal Concept Analysis. Mathematical foundations. Springer-Verlag, Berlin-Heidelberg, 1999. 290 p.

9. R. Godin, H. Mili, G.W. Mineau, R. Missaoui, A. Arfi and T.-T. Chau. Design of Class Hierarchies based on Concept (Galois) Lattices. Theory and Application of Object Systems (TAPOS), 1998, 4(2), pp. 117-134.

10. S. Düwel, W. Hesse. Bridging the gap between Use Case Analysis and Class Structure Design by Formal Concept Analysis. In: J. Ebert, U. Frank (Hrsg.): Modelle und Modellierungssprachen in Informatik und Wirtschaftsinformatik. Proc. “Modellierung 2000”. Fölbach-Verlag, Koblenz, 2000, pp. 27-40.

11. W. Hesse and T. Tilley. Formal Concept Analysis Used for Software Analysis and Modelling. Formal Concept Analysis (Foundations and Applications) / LNAI 3626. Eds.: B. Ganter, G. Stumme and R. Wille. Springer-Verlag, Berlin-Heidelberg, 2005, pp. 288-303.

12. H.-M. Haav. A Semi-automatic Method to Ontology Design by Using FCA. Proc. of the CLA 2004 International Workshop on Concept Lattices and their Applications (Ostrava, Czech Republic, 2004, September 23-24). Eds.: V. Snasel, R. Belohlavek. TU of Ostrava, Dept. of Computer Science, 2004, pp. 13-24.

13. C. De Maio, L.V. Fenza and S. Senatore. Towards Automatic Fuzzy Ontology Generation. In: Proc. of the 2009 IEEE Int. Conf. on Fuzzy Systems (Jeju Island, Korea, 2009, August 20-24), pp. 1044-1049.

14. С.В. Смирнов. Онтологический анализ предметных областей моделирования // Известия Самарского научного центра РАН, 2001, Т. 3, №1, с. 62-70.

15. С.В. Смирнов. Построение онтологий предметных областей со структурными отношениями на основе анализа формальных понятий // Знания - Онтологии - Теории: Материалы Всероссийской конф. с международным участием (3-5 октября 2011 г., Новосибирск, Россия). Т. 2. Новосибирск: Институт математики СО РАН, 2011, с. 103-112.

16. В.П. Офицеров, В.С. Смирнов, С.В. Смирнов Метод альфа-сечения нестрогих формальных контекстов в анализе формальных понятий // Проблемы управления и моделирования в сложных системах: Труды XVI международной конф. (30 июня - 03 июля 2014 г., Самара, Россия). - Самара: Самарский научный центр РАН, 2014, с. 228-244.

17. Л.В. Аршинский. Векторные логики: основания, концепции, модели. - Иркутск: Иркутский государственный ун-т, 2007. 228 с.

18. N. Lammari and E. Metais. Building and maintaining ontologies: a set of algorithms. Data & Knowledge Engineering, 2004, vol. 48(2), pp. 155-176.