Онтологическая инженерия в 2022

Я упомянул на заседании Ontolog Forum Trustee Board на прошлой неделе, что мы потихоньку работаем над онтологией понятия "система" и процитировал англоязычное описание из https://ailev.livejournal.com/1651884.html. В ответ Matthew West кинул в меня ссылкой про текущее состояние работ команды, которая в своё время занималась ISO 15926-2, IDEAS, BORO и прочими 4D промышленными онтологиями. Оказывается, там всё продолжается, и раскопать это можно по докладам тут: https://gateway.newton.ac.uk/event/tgmw80/programme (Matthew West там говорит, что это нужно рассматривать не как отдельные разрознённые доклады, а начиная с его собственного доклада как шесть частей одного рассказа). Это апрель 2021, так что за последние полтора года наверняка там было сделано и что-то ещё. Я хотел бы отметить "новинки", которые представляются мне важными, но ранее о которых не говорил ни я, ни другие окружающие меня онтологи (новинки поставил в кавычки именно потому, что это новинки для меня, а для многих других это "давно известные работы"). 1. Основная конструктивная онтология Core Constructional Ontology -- https://gateway.newton.ac.uk/presentation/2021-04-22/29947 В области foundational ontology за основу были взяты работы Kit Fine (https://iep.utm.edu/fine-k/) по онтологии и мереологии. В частности, "Towards a Theory of Part" (вышла в ноябре 2010), https://as.nyu.edu/content/dam/nyu-as/philosophy/documents/faculty-documents/fine/accessible_fine/Fine_Theory-Part.pdf. Kit Fine продолжает работать над мереологией, например, вот его работа по мереологии сообществ и организаций (и там всё вполне совместимо с тем, как мы об этом рассуждаем, хотя Kit Fine говорит об этом более формально -- и важен как раз этот формализм): The Identity of Social Groups, https://metaphysicsjournal.com/articles/10.5334/met.45/. Читать это всё надо очень аккуратно, ибо используются ровно те же слова, которые используем и мы (constructor, embodiment и т.д.), но значения у них вроде бы похожие -- но другие, нежели используемые у других авторов вроде Deutsch, Marletto, Fields, Friston и прочие "естественнонаучники". Ибо Kit Fine "аналитический философ", а я таких предпочитаю называть "философский логик" aka "логик, который развивает логику-онтологию-эпистемологию в той примерно форме, которая была до того момента, когда из логики по заветам Frege выкинули всё, кроме мат.логики, то есть выкинули вопрос о том, как логика связана с жизнью". В этих работах делаются несколько довольно интересных заявлений: -- отношения часть-целое могут иметь разную природу, что не делает их разными отношениями (плюрализм) -- и вообще, к чёрту отношения, вместо этого нужно говорить о конструировании целых из частей -- если конструирование, то можно договориться о примерно одинаковом описании (унификация как ценность) очень разных видов создания/construction целых из частей, включающем как физические объекты, так и ментальные объекты. Это позволяет обсуждать части в описаниях, а не только классические части объектов физического мира. Так, член множества можно представлять частью множества, и опираться при этом на операцию создания множества (а не отношение "часть-целое", про которое мало что можно сказать). Это вызывает много интересных вопросов по линии системного подхода, ибо у нас было принято решение ограничиться системами как физическими объектами, но не системами из ментальных объектов ввиду крайней мутности происходящего с частями-целыми и их взаимодействии для получения эмерджентности (а также последующего обсуждения межуровневых конфликтов по линии рассуждений Ванчурина со товарищи, устойчивости и аттракторов по линии рассуждений Филдса со товарищи и т.д.). Так что в этом месте нужно будет тщательно поразбираться. Далее это всё команда (Salvatore Florio, Øystein Linnebo, Martin Pleitz как основные авторы, ещё один автор Chris Partridge, а дальше вклад довольно большой группы, включая Kit Fine и Matthew West) взялась формализовать в виде Core Constructional Ontology (foundational ontology), для чего из нескольких опций выбрала stage theory, развиваемую в работе George Boolos (1971, https://www.jstor.org/stable/2025204) по итеративной концептуализации множества, расширила и дополнила эту теорию и результат назвала это Core Constructional Theory. Было получено математическое доказательство, что выводы из этой теории будут непротиворечивы, так что с точки зрения формализма там всё впорядке. Онтология (foundational ontology) получена после записи аксиом этой core constructional theory в языке логического подхода plural logic (расширение логики первого порядка, допустимы кванторы как одиночные, так и множественные). Ведётся перевод (с потерями) этих аксиом на CLIF (common logic interchange format) и также ожидается, что будет перевод с потерями на OWL. Это классическая формальная онтология, продолжение линии строгого формализма, "настоящие вычислительные онтологи, старая школа". В этой связи байесовские и нейросетевые (ссылки на эту тему в посте 2020 года "Онтологии в 2020: в поисках интенциональности, причинности, байесовщины, здравого смысла и т.д.", https://ailev.livejournal.com/1527652.html) и квантовоподобные онтологические формализмы с квантово-физическими пространственно-временными описаниями на базе теории категорий и вся линия математики-физики как онтологии (подробно со ссылками в апреле 2022, " Физмат-моделирование и компактификация/универсализация знания" https://ailev.livejournal.com/1621997.html) тут оказывается вроде как мимо. Но нельзя игнорировать заход на то, что по этой линии можно как-то компактифицировать/универсализовать рассуждения про физические и ментальные объекты и далее пробовать распространить системное мышление на описания. Ещё один аргумент для того, чтобы в этом всём поразбираться -- это ведь прямой наследник идей ISO 15926, IDEAS, BORO. 2. Четырехизмеренческая верхнеуровневая онтология Upper Ontology (её часть, 4-Dimensionalist Top Level Ontology), которая записывается языком foundational ontology, базирующейся на Core Constructional Ontology (конструкционистской/создательной теорией частей, множеств и отношений) из предыдущего пункта моего поста, это 4D мереотопология и онтология пространства-времени -- https://gateway.newton.ac.uk/presentation/2021-04-22/29946. Докладывал Chris Partrige, это командная работа BORO Team. Первое, что бросается в глаза -- это обсуждение хорошей модульности в онтологии. Да-да, на первом же содержательном слайде там перечисляются архитектурные характеристики онтологии (concerns, тут называемые reasons, все эти -ilities), "A modular, component-based architecture – motivated by the usual reasons: complexity management, understandability, encapsulation, simpler substitution/replacement, recombinability, expandability, resilience), а дальше про "Modular: loosely coupled, highly cohesive modules". И это при том, что речь идёт об описаниях! Всё по заветам из предыдущего пункта: относимся к описаниям, как к системам, если знаем, как именно это делать. Дальше про agile development. Конечно, можно притянуть за уши объяснение, что речь идёт не столько об онтологии, сколько о разработке киберфизической системы в виде онтолога с его компьютером, которые затем уже делают онтологические описания -- и модули имеются ввиду в этом "онтологе с actionable онтологией внутри", а тут мы говорим только об их описаниях, как говорим о модулях компьютерной программы. Но ввиду того, что написано в предыдущем пункте про мереологию ментальных объектов, надо ещё раз подумать, как об этом рассказывать. Дальше (после рассуждений о том, как должна проходить работа по онтологической инженерии -- одновременно снизу вверх "от примеров" и "сверху вниз" от теории/догадок) обсуждаются как примеры в виде уже существующих онтологических инженерных стандартов, так и теории/догадки. В качестве теории для пространства-времени берутся примитивы worldlines Минковского (путь, который проходит частица в 4D пространстве-времени). Точки тут выводятся как пересечения мировых линий. Логическая теория с worldlines предложена Минковским в 1909 году, в 1958 продолжена Карнапом, и развивается до сих пор (в 2008 году T.Benda предложил формальное конструирование). Ещё интересней, что она использовалась физиками -- Penrose и Hawking её использовали в середине 70х, а вот обзорчик Space and Time: Inertial Frames -- https://plato.stanford.edu/entries/spacetime-iframes/. Дальше идём к формам: от мировых линий к мировым листам (они ж не плоские), далее к мировым объёмам (те самые "червяки в пространстве-времени"). Модулей предлагается делать два: 1. upper ontology (часть её, top level ontology), которая определяет мировые линии на базе мереотопологии и хронологии (curveology, atomic worlds, possible worlds), мировых линий и их конгруэнтности, заканчивая мировыми фреймами (набор мировых линий, взаимно неподвижных), а затем на базе этих мировых линий 2. модель данных для CAD -- выражение форм в разных системах координат (картезианской, цилиндрической, сферической). Важно, что эти системы координат определяются как производные от мировых линий. Почему это всё так важно? Во-первых 4D онтология прежде всего должна иметь хорошо разработанный и формальный аппарат для выражения объектов в пространстве-времени. Во-вторых основная неудача с ISO 15926 была в том, что больше всего требовались конверторы CAD-данных, но передать какие-нибудь формы из одного САПР в другой было много лет невозможно. А без этого что говорить о 4D? В конечном итоге победили proprietary решения с конверторами. Тут же пытаются опереться на формальную онтологию/теорию пространства-времени, чтобы сразу сделать хорошо. Так что запомним, что "с пространством-временем работы идут". 3. Семь кругов менеджмента информации Все эти презентации -- это описание семиуровневого стека для поддержания практики Information Quality Management. Стек рисуется примерно как "обратная пирамида знаний" в ISO 15926, ибо идея ровно та же самая. Только уровни изображаются как круги спирали, по которой нужно подниматься-спускаться в ходе работы (бродить между уровнями). Рассуждение там такое (описываю проход сверху вниз -- от "для чего" к "чем поддерживается"): -- для управления качеством информации (нужно для принятия качественных решений) -- нужно иметь требования к этой информации, базирующиеся на модели процессов (процессы понимаются как взаимодействующие 4D-предметы, по сути дела описываются практики) -- данные в этих процессах описывают разные предметные области (в каждой практике свой domain), поэтому для межпроцессной связи нужна интеграционная архитектура. Требуется каким-то образом передавать информацию между информационными системами (и тут всё как в ISO 15926, IDEAS, BORO и т.д. -- mapping это наше всё, конверторы в эпоху микросервисов и event-driven architecture). -- для того, чтобы этот mapping случился, нужны справочные данные. Если вместо них помойка, то никакого мэппинга не будет. И тут должны быть Industry Data Models. Признание, что с этим не всё хорошо, в том числе есть проблемы и с 4D моделированием. -- вспомнить, что нам прежде всего нужны конверторы для CAD и сделать Foundational Data Model, начиная с модуля пространства-времени (раньше инженеры говорили "для передачи геометрии", но тут ведь ещё и время). Системы координат, формы -- вот это всё. -- а эта модель данных должна опереться на нормальную такую upper ontology, и тут изложение идей про мировые линии, позволяющие рассуждать о пространстве-времени. Это как раз предыдущий пункт поста. -- но для рассуждений о чём угодно нужно задать способ разговора о чём угодно. Берём за основу мереотопологию, ибо у нас же 4D, это первый пункт поста. Так что для разработчиков PLM и Digital Twins внимательно смотреть все презентации, https://gateway.newton.ac.uk/event/tgmw80/programme и обращать внимание на lessons learned. Делить всё на десять, ибо там много правительственных проектов, а не коммерческих. Помнить про оговорки, что "digital twins хорошо, но с трансакционными данными и временными рядами подход работает плохо", "научить людей работать по данной методе очень трудно, а ненаученные люди могут принести больше вреда, чем пользы", "подход очень трудоёмкий, а в случае не очень хороших данных не даст результатов кроме показа, что данные ужасны". И помнить, что есть альтернативы. Например, если "данные ужасны", то нейросетки их как-то могут обработать. Может быть. Может и не быть, но хотя бы шансы есть -- это же "задача перевода", а перевод нейросетки как-то делают, хотя и ошибаются. Формальные же методы с задачей перевода не справляются, если вход близок к естественному языку. Тут же шансов с этой computational ontology предложенного образца нет, если не делать формализацию предметных областей. А это запредельные усилия, очень дорогие: ISO 15926 из-за этого так и не взлетел. Но в плане усиления интеллекта описываемые подходы к онтологической инженерии (два нижних уровня из этих семи кругов информационного менеджмента) интересны. Чем именно интересны -- я как раз и написал развёрнуто в первом пункте. Впрочем, и второй пункт тоже интересен. 4. За чем следить в онтологической инженерии в 2023 С учётом этих новых работ по промышленной онтологии от команды четырёх -- онтологии, базирующиеся на физике (работы Fields и Glazebrook -- все эти аттракторы, позволяющие физическим системам существовать. Дальше панпсихизм, агенты, минимизация свободной энергии и т.д.) -- физика-математика как способ онтологической работы физиков (пример тут Ванчурин со товарищи, которые показывают аналогии между понятиями из теории глубоких нейронных сетей, эволюционной биологии и термодинамики. Или Шэннон с термодинамикой и теорией информации. Или Хренников, отдирающий математику квантовоподобности от описания физики микромира) -- замечания в самых разных местах, что квантовоподобность квантует репрезентации (символизация вычислений), и что ресурсы для вычислений тоже важны, а квантовоподобность даёт линеаризацию по сравнению с "дифурными" непрерывными представлениями (восьмой абзац https://ailev.livejournal.com/1648594.html), плюс вопросы ontology merge по линии квантовоподобных вычислений в отличие от байесианских вычислений -- распределённые представления (в нейросетях) против символьных и нейросимвольные гибриды (нейросети плюс knowledge graphs). -- вот эта инициатива Центра цифрового строительства Британии по продолжению линии ISO 15926, IDEAS и BORO, о которой рассказано в посте. Прошло ведь полтора года с момента появления этих материалов. Наверняка есть какие-то новые наработки. Но они, как всегда в этой сфере PLM и Digital Twins, будут воплощены в коммерческом софте, отчётах консультантов по конкретным контрактам и вряд ли будут легко доступны. А ещё мне надо бы взять англоязычное описание онтологии системы по ссылке выше, сослаться на онтологию системы из HQDM (да, у Matthew West на эту тему были мысли), подумать, как можно уже сейчас улучшить эту онтологию системы с использованием материала из этого поста и с этим сделать два дела: -- после "Системного менеджмента" мне всё равно нужно будет вносить правки в "Практическое системное мышление" и "Методологию", вот и добавить туда SoTA по формализации онтологии системы. -- попробовать сформулировать эти мысли на английском на пяти-шести страничках, и опубликовать для англоязычных коллег в каком-нибудь журнале типа Applied Ontology. А то их мысли мы тут черпаем полными ладошками, а свои результаты там не показываем. Нехорошо, надо с этим что-то делать.