Ontologically correct taxonomies by construction: a graph grammar-based approach

Página do item simplificado
dc.contributor.advisor1Almeida, João Paulo Andrade
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000-0002-9819-3781
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/4332944687727598
dc.contributor.authorBatista, Jeferson de Oliveira
dc.contributor.authorIDhttps://orcid.org/0000000250264819
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/7310031541080438
dc.contributor.referee1Souza, Vitor Estevão Silva
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/0000000318695704
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/2762374760685577
dc.contributor.referee2Sales, Tiago Prince
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/0000-0002-5385-5761
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/8436504586462308
dc.date.accessioned2024-05-30T01:41:29Z
dc.date.available2024-05-30T01:41:29Z
dc.date.issued2022-03-25
dc.description.abstractTaxonomies play a central role in conceptual domain modeling, having a direct impact in areas such as knowledge representation, ontology engineering, and software engineering, as well as knowledge organization in information sciences. Despite this, there is little guidance on how to build high-quality taxonomies, with notable exceptions being the OntoClean methodology, and the ontology-driven conceptual modeling language OntoUML. These techniques take into account the ontological meta-properties of rigidity and sortality of types to establish wellfounded rules on the formation of taxonomic structures. The rigidity meta-property defines whether a type applies essentially or contingently to its instances, while the sortality defines whether a type provides a uniform principle of identity for its instances. In this dissertation, we show how to leverage the formal rules underlying these techniques in order to build taxonomies which are correct by construction. We define a set of correctness-preserving operations to systematically introduce types and subtyping relations into taxonomic structures. In addition to considering the ontological micro-theory of endurant types underlying OntoClean and OntoUML, we also employ the MLT (Multi-Level Theory) micro-theory of high-order types, which allows us to address multi-level taxonomies based on the powertype pattern, in which an entity can be both a type and an instance at the same time. To validate our proposal, we formalize the model building operations as a graph grammar that incorporates both microtheories. A graph grammar is a formal way to specify an initial graph and a set of graph transformation rules. Each graph represents a model, in our case, a taxonomy. A transformation rule consists of preconditions that must be true for a model in order to the rule be applicable, and a set of creation and deletion operations for vertices and edges. The set of models reachable applying the grammar rules is called the grammar language. We apply automatic verification techniques over the grammar language to show that the graph grammar is sound, i.e., that all taxonomies produced by the grammar rules are correct, at least up to a certain size. We also show that the rules can generate all correct taxonomies up to a certain size (a completeness result).
dc.description.resumoTaxonomias 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 define se um tipo se aplica essencialmente ou contingentemente a suas instâncias, enquanto a sortalidade define 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 definimos 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 especificar 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 verificação 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).
dc.formatText
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufes.br/handle/10/16773
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal do Espírito Santo
dc.publisher.countryBR
dc.publisher.courseMestrado em Informática
dc.publisher.departmentCentro Tecnológico
dc.publisher.initialsUFES
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Informática
dc.rightsopen access
dc.subjectTaxonomias
dc.subjectModelagem conceitual
dc.subjectOntologias
dc.subjectGramáticas de grafo
dc.subjectCorretude por construção
dc.subject.br-rjbnsubject.br-rjbn
dc.subject.cnpqCiência da Computação
dc.titleOntologically correct taxonomies by construction: a graph grammar-based approach
dc.title.alternativetitle.alternative
dc.typemasterThesis
Arquivos
Pacote Original
Agora exibindo 1 - 1 de 1
Imagem de Miniatura
Nome:
msc_dissertacao_jeferson_batista_final (1).pdf
Tamanho:
1.82 MB
Formato:
Adobe Portable Document Format
Descrição:
Baixar
Coleções
Mestrado em Informática