Метамоделирование

Пример информационной метамодели геологической карты с четырьмя типами метаобъектов и их ссылками на себя. ^[1]

Метамодель — это модель модели, а метамоделирование — это процесс создания таких метамоделей. Таким образом, метамоделирование или метамоделирование — это анализ, построение и разработка рамок, правил, ограничений, моделей и теорий, применимых и полезных для моделирования заранее определенного класса проблем. Как следует из названия, эта концепция применяет понятия мета- и моделирования в разработке программного обеспечения и системной инженерии . Метамодели бывают разных типов и имеют разнообразные применения. ^[2]

Обзор

Метамодель/суррогатная модель — это модель модели, т.е. упрощенная модель фактической модели схемы, системы или объекта, подобного программному обеспечению. ^[3]^[4] Метамодель может представлять собой математическое отношение или алгоритм, представляющий входные и выходные отношения. Модель ; это абстракция явлений реального мира — метамодель — это еще одна абстракция, подчеркивающая свойства самой модели. Модель соответствует своей метамодели так же, как компьютерная программа соответствует грамматике языка программирования, на котором она написана. К различным типам метамоделей относятся полиномиальные уравнения, нейронные сети, кригинг и т. д. «Метамоделирование» — это построение набора «понятий» (вещей, терминов и т. д.) внутри определенной области. Метамоделирование обычно включает в себя изучение взаимосвязей выходных и входных данных, а затем подбор правильных метамоделей для представления этого поведения.

Обычное использование метамоделей:

В качестве схемы семантических данных , которыми необходимо обмениваться или хранить.
Как язык, поддерживающий определенный метод или процесс
Как язык для выражения дополнительной семантики существующей информации.
Как механизм создания инструментов, которые работают с широким классом моделей во время выполнения.
Как схема для моделирования и автоматического исследования предложений языка с приложениями для автоматического синтеза тестов.
В качестве приближения модели более высокой точности для использования, когда необходимо сократить время, затраты или вычислительные усилия.

Из-за «мета» характера метамоделирования как практика , так и теория метамоделей имеют отношение к метанауке , метафилософии , метатеориям и системике , а также метасознанию. Эта концепция может быть полезна в математике и имеет практическое применение в информатике и компьютерной инженерии / разработке программного обеспечения . Последним и посвящена данная статья.

Темы

Определение

В разработке программного обеспечения использование моделей является альтернативой более распространенным методам разработки на основе кода. Модель всегда соответствует уникальной метамодели. Одним из наиболее активных в настоящее время направлений Model Driven Engineering является подход под названием Model-Driven Architecture, предложенный OMG . Этот подход воплощен в спецификации Meta Object Facility (MOF). ^{[ нужна ссылка ]}

Типичными спецификациями метамоделирования, предлагаемыми OMG, являются UML , SysML , SPEM или CWM. ISO также опубликовала стандартную метамодель ISO/IEC 24744 . ^[6] Все представленные ниже языки можно определить как метамодели MOF.

Моделирование метаданных

Моделирование метаданных — это тип метамоделирования, используемый в разработке программного обеспечения и системной инженерии для анализа и построения моделей, применимых и полезных для некоторого заранее определенного класса проблем. (см. также: моделирование данных ).

Преобразования модели

Одним из важных шагов в модельно-ориентированном проектировании является систематическое использование языков преобразования моделей . OMG предложила для этого стандарт под названием QVT для запросов/представлений/преобразований. QVT основан на средстве метаобъектов (MOF). Среди многих других языков преобразования моделей (MTL) некоторыми примерами реализаций этого стандарта являются AndroMDA, VIATRA , Tefkat , MT , ManyDesigns Portofino .

Связь с онтологиями

Метамодели тесно связаны с онтологиями . Оба часто используются для описания и анализа отношений между понятиями: ^[7]

Онтологии: выражают что-то значимое в пределах определенной вселенной или области дискурса , используя грамматику для использования словаря. Грамматика определяет, что значит быть правильно сформированным утверждением, утверждением, запросом и т. д. (формальные ограничения) относительно того, как термины в контролируемом словаре онтологии могут использоваться вместе. ^[8]
Метамоделирование: можно рассматривать как явное описание (конструкции и правила) того, как строится модель, специфичная для предметной области. В частности, это включает формализованную спецификацию обозначений, специфичных для предметной области. Обычно метамодели представляют собой – и им всегда следует следовать – строгий набор правил. ^[9] «Действительная метамодель — это онтология, но не все онтологии моделируются явно как метамодели». ^[8]

Виды метамоделей

Для разработки программного обеспечения несколько типов можно выделить моделей (и соответствующих им действий по моделированию):

Моделирование метаданных (модель MetaData)
Моделирование метапроцессов (модель MetaProcess)
Исполняемое метамоделирование (объединяющее как вышеперечисленное, так и многое другое, как в инструменте общего назначения Kermeta )
Язык преобразования модели (см. ниже)
Полиномиальные метамодели ^[10]
нейронных сетей Метамодели
кригинга Метамодели
Кусочно-полиномиальные (сплайновые) метамодели
Градиентный кригинг (GEK)

Зоопарки метамоделей

Библиотеку подобных метамоделей назвали зоопарком метамоделей. ^[11]Существует несколько типов метамодельных зоопарков. ^[12] Некоторые из них выражены в ECore. Остальные написаны в MOF 1.4 – XMI 1.2. Метамодели, выраженные в UML - XMI 1.2, можно загрузить в Poseidon for UML, инструмент UML CASE .

См. также

Эталонная бизнес-модель
Управление данными
Модельно-ориентированное проектирование (MDE)
Модельно-ориентированная архитектура (MDA)
Доменно-ориентированный язык (DSL)
Специализированное моделирование (DSM)
Общая система моделирования затмений (GEMS)
Кермета (мета-моделирование ядра)
Метаданные
Инструмент MetaCASE (инструменты для создания инструментов для автоматизированной разработки программного обеспечения )
Метод инженерии
Метамодель MODAF
Запросы/представления/преобразования MOF (MOF QVT)
Методология объектного процесса
Анализ требований
Картографирование пространства
Суррогатная модель
Язык трансформации
ВЕТРЫ (Ветры)
Язык преобразования XML (XML TL)

Ссылки

^ Дэвид Р. Соллер и др. (2001) Отчет о ходе работы над национальной базой данных геологических карт, этап 3: Онлайн-база данных с картографической информацией. Методы цифрового картографирования '01 - Протоколы семинара. Открытый файл Геологической службы США. Отчет 01-223.
^ Сараджу Моханти , Глава 12. Методологии быстрого проектирования AMS-SoC на основе метамоделей, « Проектирование наноэлектронных систем смешанных сигналов », ISBN 978-0071825719 и 0071825711, 1-е издание, McGraw-Hill, 2015 г.
^ Олег Гарицелов, Сараджу Моханти и Элиас Кугианос, « Сравнительное исследование метамоделей для быстрого и точного моделирования нано-КМОП-схем. Архивировано 23 сентября 2015 г. в Wayback Machine », IEEE Transactions on Semiconductor Manufacturing (TSM), Vol. 25, № 1, февраль 2012 г., стр. 26–36.
↑ Сараджу Моханти Сверхбыстрое исследование дизайна наноразмерных схем посредством метамоделирования. Архивировано 23 сентября 2015 г. в Wayback Machine , приглашенный доклад, Semiconductor Research Corporation (SRC), Техасский аналоговый центр передового опыта (TxACE), 27 апреля 2012 г.
^ FEA (2005) Профиль управления записями FEA, версия 1.0 . 15 декабря 2005 г.
^ Международная организация по стандартизации / Международная электротехническая комиссия, 2007. ISO/IEC 24744 . Программная инженерия — метамодель методологий разработки.
^ Э. Седерстрем и др. (2001) «К структуре для сравнения языков моделирования процессов», в: Конспекты лекций по информатике ; Том. 2348. Материалы 14-й Международной конференции по разработке передовых информационных систем. Страницы: 600 – 611, 2001 г.
^ Перейти обратно: ^а ^б Пидкок, Вуди (2003), Каковы различия между словарем, таксономией, тезаурусом, онтологией и метамоделью? , архивировано из оригинала 14 октября 2009 г. , получено 10 октября 2009 г.
^ Эрнст, Йоханнес (2002), Что такое метамоделирование и для чего оно полезно? , архивировано из оригинала 9 октября 2011 года , получено 9 октября 2009 года.
^ Сараджу Моханти и Элиас Кугианос, « Быстрая оптимизация схем нано-КМОП-генераторов на основе полиномиальной метамодели. Архивировано 10 августа 2014 г. в Wayback Machine », Журнал Springer Analog Integrated Circuits and Signal Processing Journal, том 79, выпуск 3, июнь 2014 г., стр. 437 –453.
^ Жан-Мари Фавр: На пути к базовой теории моделирования, управляемого инженерией. Архивировано 15 октября 2006 года в Wayback Machine .
^ AtlanticZoo. Архивировано 29 апреля 2006 г. в Wayback Machine .

Дальнейшее чтение

Сараджу Моханти (2015). «Глава 12. Методологии быстрого проектирования AMS-SoC на основе метамоделей». Проектирование наноэлектронных систем смешанных сигналов . МакГроу-Хилл. ISBN 978-0071825719 .
Буч Г., Рамбо Дж., Джейкобсон И. (1999), Руководство пользователя унифицированного языка моделирования , Редвуд-Сити, Калифорния: Addison Wesley Longman Publishing Co., Inc.
Дж. П. ван Гигч , Моделирование системного проектирования и метамоделирование , Plenum Press, Нью-Йорк, 1991.
Гопи Булусу, hamara.in, 2004 г. Трансформация, управляемая моделью.
П.К. Смолик, Среда метамоделирования Мамбо , докторская диссертация, Технологический университет Брно. 2006 г.
Гонсалес-Перес, К. и Б. Хендерсон-Селлерс, 2008. Метамоделирование разработки программного обеспечения. Чичестер (Великобритания): Уайли. 210 стр. ISBN 978-0-470-03036-3
М. А. Юсфельд, М. Ярке и Дж. Милопулос , 2009. Метамоделирование для разработки методов. Кембридж (США): MIT Press. 424 с. ISBN 978-0-262-10108-0 , открытый доступ через http://conceptbase.sourceforge.net/2021_Metamodeling_for_Method_Engineering.pdf.
Г. Капла «Модели и метамодели» , 2008 – ISBN 978-2-88074-749-7 (на французском языке)
Филл, Х.-Г., Карагианнис, Д., 2013. О концептуализации методов моделирования с использованием платформы метамоделирования ADOxx , Моделирование предприятия и архитектуры информационных систем, Vol. 8, выпуск 1, 4–25.

[1] Дэвид Р. Соллер и др. (2001) Отчет о ходе работы над национальной базой данных геологических карт, этап 3: Онлайн-база данных с картографической информацией. Методы цифрового картографирования '01 - Протоколы семинара. Открытый файл Геологической службы США. Отчет 01-223.

[2] Сараджу Моханти , Глава 12. Методологии быстрого проектирования AMS-SoC на основе метамоделей, « Проектирование наноэлектронных систем смешанных сигналов », ISBN 978-0071825719 и 0071825711, 1-е издание, McGraw-Hill, 2015 г.

[3] Олег Гарицелов, Сараджу Моханти и Элиас Кугианос, « Сравнительное исследование метамоделей для быстрого и точного моделирования нано-КМОП-схем. Архивировано 23 сентября 2015 г. в Wayback Machine », IEEE Transactions on Semiconductor Manufacturing (TSM), Vol. 25, № 1, февраль 2012 г., стр. 26–36.

[4] Сараджу Моханти Сверхбыстрое исследование дизайна наноразмерных схем посредством метамоделирования. Архивировано 23 сентября 2015 г. в Wayback Machine , приглашенный доклад, Semiconductor Research Corporation (SRC), Техасский аналоговый центр передового опыта (TxACE), 27 апреля 2012 г.

[5] FEA (2005) Профиль управления записями FEA, версия 1.0 . 15 декабря 2005 г.

[6] Международная организация по стандартизации / Международная электротехническая комиссия, 2007. ISO/IEC 24744 . Программная инженерия — метамодель методологий разработки.

[7] Э. Седерстрем и др. (2001) «К структуре для сравнения языков моделирования процессов», в: Конспекты лекций по информатике ; Том. 2348. Материалы 14-й Международной конференции по разработке передовых информационных систем. Страницы: 600 – 611, 2001 г.

[PidcockArticle-8] Перейти обратно: ^а ^б Пидкок, Вуди (2003), Каковы различия между словарем, таксономией, тезаурусом, онтологией и метамоделью? , архивировано из оригинала 14 октября 2009 г. , получено 10 октября 2009 г.

[9] Эрнст, Йоханнес (2002), Что такое метамоделирование и для чего оно полезно? , архивировано из оригинала 9 октября 2011 года , получено 9 октября 2009 года.

[10] Сараджу Моханти и Элиас Кугианос, « Быстрая оптимизация схем нано-КМОП-генераторов на основе полиномиальной метамодели. Архивировано 10 августа 2014 г. в Wayback Machine », Журнал Springer Analog Integrated Circuits and Signal Processing Journal, том 79, выпуск 3, июнь 2014 г., стр. 437 –453.

[11] Жан-Мари Фавр: На пути к базовой теории моделирования, управляемого инженерией. Архивировано 15 октября 2006 года в Wayback Machine .

[12] AtlanticZoo. Архивировано 29 апреля 2006 г. в Wayback Machine .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]