Ontologically Correct Taxonomies by Construction: A Graph Grammar-Based Approach
Nome: JEFERSON DE OLIVEIRA BATISTA
Tipo: Dissertação de mestrado acadêmico
Data de publicação: 25/03/2022
Orientador:
Nome |
Papel |
|---|---|
| JOÃO PAULO ANDRADE ALMEIDA | Orientador |
Banca:
| Nome |
Papel |
|---|---|
| JOÃO PAULO ANDRADE ALMEIDA | Orientador |
| TIAGO PRINCE SALES | Examinador Externo |
| VÍTOR ESTÊVÃO SILVA SOUZA | Examinador Interno |
Resumo: Taxonomias exercem um papel central em modelagem conceitual de domínio, tendo um impacto
direto tanto na Ciência da Computação (em áreas como Representação do Conhecimento,
Engenharia de Ontologias e Engenharia de Software) quanto na Ciência da Informação. Apesar
disso, há pouca orientação sobre como criar taxonomias de alta qualidade, sendo exceções
notáveis a metodologia OntoClean e a linguagem de modelagem conceitual orientada a ontologia
OntoUML. Essas técnicas levam em consideração as meta-propriedades ontológicas de rigidez e
sortalidade de tipos para estabelecer regras bem fundamentadas sobre a formação de estruturas
taxonômicas. A meta-propriedade de rigidez dene se um tipo se aplica essencialmente ou
contingentemente a suas instâncias, enquanto a sortalidade dene se um tipo provê um princípio
de identidade uniforme para suas instâncias. Nesta dissertação, mostramos como utilizar
as regras formais subjacentes a essas técnicas para construir taxonomias que são corretas
por construção. Nós denimos um conjunto de operações que preservam a corretude para
sistematicamente introduzir tipos e relações de especialização em estruturas taxonômicas. Além
de considerar a micro-teoria ontológica dos tipos subjacente a OntoClean e OntoUML, nós
também aplicamos a micro-teoria MLT (Teoria de Multi-Níveis) de tipos de alta ordem que
nos permite lidar com taxonomias multi-nível baseadas no powertype pattern, nas quais uma
entidade pode ser um tipo e uma instância ao mesmo tempo. Para validar nossa proposta,
nós formalizamos as operações de construção de modelos como uma gramática de grafos que
incorpora ambas as micro-teorias. Uma gramática de grafos é um modo formal de se especicar
um grafo inicial e um conjunto de regras de transformação de grafos. Cada grafo representa
um modelo, ou seja, uma taxonomia. Uma regra de transformação consiste em precondições
que devem ser verdadeiras para um modelo para que a regra seja aplicável, e um conjunto de
operações de criação e deleção para vértices e arestas. O conjunto de modelos alcançáveis pela
aplicação das regras da gramática é chamado de linguagem da gramática. Aplicamos técnicas
de vericação automática sobre a linguagem da gramática para mostrar que a gramática de
grafos é correta, ou seja, que todas as taxonomias produzidas pelas regras da gramática são
corretas, pelo menos até certo tamanho. Também mostramos que as regras podem gerar todas
as taxonomias corretas até certo tamanho (um resultado de completude).
