ИНФ. СИСТ. И ТЕХНОЛ / Эл_уч_ИТ / Эл_уч_ИТ / _private / Глава_2 / Параграф_2_2

Параграф 2.2. 2.2. Модели представления информации о предметной области

    Литература: 3, 8, 22

Поскольку работа в компьютерной среде на естественном языке практически невозможна, резко возрастает необходимость овладения современной технологий формализации представления информации об изучаемой предметной области.

Модель представления - это синтаксически и семантически определенная совокупность конфигураций данных, позволяющая описывать, анализировать и документировать заданные аспекты проектируемой системы на заданных стадиях разработки с различными уровнями детализации её элементов.

Понятие - целостная совокупность суждений, т.е. мыслей, в которых что-либо утверждается об отличительных признаках исследуемого объекта, ядром которой являются суждения о наиболее общих и в то же время существенных признаках этого объекта.

Модели представления в качестве основных используют следующие виды элементов: действие, данное, система, объект, атрибут.

Предлагается ввести три основных модели представления для описания информации о предметной области: Функциональная модель, Модель данных, Логика.

Функциональная модель ориентирована на описание систем, способных выполнять действия над данными.

Модель данных ориентирована на описание структуры информационных объектов, их функциональных взаимосвязей, необходимых для поддержания заданных действий.

Указанные две модели взаимно дополняют друг друга, разрабатываются совместно и не требуют привлечения понятий языков программирования высокого уровня.

Логика ориентирована на описание потока управления (последовательности выполнения) действий в предметной области.

Наиболее важными являются следующие понятия предметной области: предмет, свойство, признак, атрибут.

Предмет - всякая материальная вещь, объект познания. В логике предметом называется все то, на что направлена наша мысль; все то, что может быть как-то воспринято, названо и т.д. В этом смысле предметом считаются также суждение, понятие, умозаключение.

Свойство - то, что присуще предметам, что отличает их от других предметов или делает их похожими на другие предметы. Каждый предмет обладает бесчисленным множеством свойств. Свойства проявляются в процессе взаимодействия предметов.

Признак - все то, в чем предметы, явления сходны друг с другом или в чем они отличаются друг от друга; показатель, сторона предмета или явления, по которой можно узнать, определить или описать предмет или явление.

Атрибут  - неотъемлемое, существенное, необходимое свойство, признак предмета или явления, без которого предмет или явление не могут существовать, быть самим собой; в отличие от случайных, преходящих, несущественных свойств.

Рассмотрим более подробно смысл термина “понятие”.

Содержание понятия - отображенная в нашем сознании совокупность свойств, признаков и отношений предметов, ядром которой являются отличительные существенные свойства, признаки, отношения.

Объём понятия - отображенное в нашем сознании множество (класс) предметов, каждый из которых имеет признаки, зафиксированные в исследуемом понятии.

Реальное определение - определение понятия, отображающее существенные признаки предмета, явления и имеющие своей целью отличить определяемый предмет от всех других предметов путем указания на его отличительные признаки. Например, “Дуб есть крупное лиственное дерево с крепкой древесиной и плодами желудями”.

Номинальное определение - объяснение значения слова, имени или термина, обозначающего данное понятие. В номинальных определениях семантического характера указывается предмет, обозначаемый вновь созданным термином. Например, термин Системотехника обозначает направление системного проектирования, которое связано с разработкой и исследованием автоматизированных систем обработки данных. Тогда определение понятия “Системотехника” будет выглядеть следующим образом: “Системотехника” есть направление системного проектирования, которое связано с разработкой и исследованием автоматизированных систем обработки данных.

Регистрирующее понятие - понятие, отображающее признаки конечного, поддающегося подсчету, количества предметов. Например, “Счета синтетического учета”.

Синтаксическое определение - определение, в котором предмет определяется через способы оперирования с ним.

Семантическое определение - определение, в котором определяемое понятие представляет собой некоторое выражение, а определяющее понятие - отображает некоторый предмет. Например, “Слово “ромб” означает параллелограмм с равными сторонами”.

Связи между понятиями: причина и следствие, род и вид, тождество и различие.

Совместимые понятия - понятия, объемы которых совпадают полностью или частично; в содержании совместимых понятий нет признаков, исключающих возможность полного или частичного совпадения объемов этих понятий. Различают несколько видов совместимых понятий: равнозначащие понятия, подчиненные понятия, соподчиненные понятия, пересекающиеся понятия.

Несовместимые понятия - понятия, объемы которых не совпадают, т.е. не имеют общих элементов.

Противоречащие (контрадикторные) понятия - такие несовместимые понятия, между которыми нет среднего, третьего, промежуточного понятия и которые исключают друг друга.

Пересекающиеся понятия - такие понятия, содержание которых различно, но объемы которых частично совпадают (логика классов).

Деление объема понятия - логическая операция, заключающаяся в том, что предметы, отображенные в данном понятии, делятся на виды.

Основание деления - признак, по которому производится деление объема родового понятия на виды. Деление объема понятия в практических целях должно основываться на существенном признаке.

Правила деления объема понятия:

При одном и том же делении необходимо применять одно и то же основание. Деление должно быть соразмерным, т.е. объем членов деления, вместе взятых, должен равняться объему делимого понятия (ошибки деления - неполное деление, слишком широкое деление). Члены деления должны взаимно исключать друг друга. Деление должно быть непрерывным (ошибка - скачок деления); используется в операциях с разделительными силлогизмами, в разделительном косвенном доказательстве. Итогом такого деления является классификация предметной области.

Классификация - распределение предметов какого-либо рода на классы согласно наиболее существенным признакам, присущим предметам данного рода и отличающим их от предметов других родов, при этом каждый класс занимает в получившейся системе определенное постоянное место и, в свою очередь, делится на подклассы.

Класс - совокупность объектов, имеющих один или несколько общих характеристических признаков, в которых предметы класса сходны. Элементами класса являются предметы, входящие в класс.

Важным понятием абстрактного представления предметной области является суждение, которое выражается в предложении. По объему и содержанию различают следующие виды суждений:

по качеству отображаемых предметов - утвердительные и отрицательные; по объему или количеству отображаемых предметов - единичные, частные и общие; по характеру связи отображаемых предметов и их свойств - условные, разделительные, категорические; по степени существенности для предмета отображаемого свойства - суждения возможности (проблематические), действительности (ассерторические), необходимости (аподиктические). Выделяющее суждение - суждение, которое отражает тот факт, что признак присущ только данному предмету и не принадлежит всем прочим предметам (например, “Только человеческому мозгу присуща вторая сигнальная система”). Типы выделяющих суждений:

единичное (“Менделеев разработал таблицу химических элементов”); частное (“Только благородные газы не образуют химических соединений с элементами”); общее (“Победы достигают только те, кто упорно и самоотверженно трудятся”). Выделяющее условное суждение - условное суждение, в котором утверждается что-то, о чем говорится в основании, является достаточным и необходимым для существования того, о чем говорится в следствии, а то, о чем говорится в следствии, является необходимым и достаточным для существования того, о чем говорится в основании.

Суждение действительности - суждение, в котором констатируется наличие или отсутствие у предмета того или иного признака.

Классификационное суждение - разделяющее суждение, в котором отображаются все исключающие друг друга предметы какого-либо множества (класса) предметов или все виды предметов какого-либо множества (класса) предметов, полученные от деления этого множества (класса) по одному основанию.

Соединительное суждение - суждение, в котором утверждается или отрицается принадлежность предмету нескольких совместимых признаков. По количеству соединительные суждения могут быть единичными, частными и общими.

Множественное суждение - суждение, в котором отражается общность признаков различных предметов и классов предметов. Например, “орлы и ястребы - хищные птицы”.

Разделительное суждение - суждение, в котором выражается знание того, что данному предмету присущ (или не присущ) только один какой-либо признак из числа тех признаков, которые указываются в этом суждении (например, “данное коническое сечение или круг, или эллипс, или парабола, или гипербола").

Разделяющее суждение - суждение, в котором выражается результат деления какого-либо класса предметов на подклассы.

Сведение всех связей высказывания к минимальному числу связей - операция математической логики, позволяющая выразить отношения между высказываниями при помощи меньшего числа пропозициональных связок.

Простое суждение - суждение, в котором один субъект и один предикат; в простом суждении утверждается (или отрицается) принадлежность какого-либо признака предмету.

Суждение отношения - такое суждение, в котором отображается отношение двух или более предметов (свойств, качеств и т.д.) по величине, последовательности, положению в пространстве, времени, интенсивности качеств, связи причины и действия, родству и т. д. Например, “Волга длиннее Оки”.

Важным понятием абстрагированного описания является сущность - совокупность всех необходимых сторон и связей (законов), свойственных вещи, взятых в их естественной взаимозависимости, в их жизни, в отличие от явления, которое есть обнаружение сущности через свойства и отношения, доступные чувствам. Сущность всегда находится в единстве с явлением, ибо она в явлениях не только обнаруживается, но через явления существует, действует.

На основе приведенных выше терминов и определений мы можем построить модель представления предметной области на концептуальном уровне. Наиболее известными моделями концептуального представления являются: реляционная модель данных, ER – модель, функциональная модель данных, модель данных КОДАСИЛ, модель с классификацией информационных объектов (модель Смиттов). Наибольшее развитие теория моделей представления получила в объектно-ориентированном подходе.