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Análise  e  Modelação  de  Sistemas  Aula  T02  –  Introdução  à  Modelação  Conceptual  (cont.)          Referência:  

–  Conceptual  Modeling  of  Informa4on  Systems  (Capítulo  1)  

 

Resumo  

q  Esquema  Estrutural  q  Base  informacional  q  Esquema  comportamental  q  Restrições  de  integridade  q  Regras  de  inferência  q  Qualidade  dos  modelos  conceptuais  q  Cronologia  da  modelação  conceptual  

Modelação

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Esquema  estrutural  

ì  O  esquema  estrutural  representa  o  domínio  

ì  O  estado  do  domínio  consiste  de  um  conjunto  de  propriedades  relevantes  

ì  A  relevância  das  propriedades  depende  do  objecOvo  do  sistema  e  dos  stakeholders  

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Pressuposto  do  Esquema  Estrutural  

q  Um  domínio  está  composto  por  objectos,  relações  e  conceitos.    Os  objectos  e  relações  são  classificados  dentro  de  conceitos.  

q  Exemplo:  objectos  classificados  como  clientes,  productos  e  relações  entre  clientes  e  productos  classificadas  como  vendas.  

q  Pressuposto  parOlhado  pela  linguís4ca,  lógica  de  primeiro  ordem  e  ciências  cogni4vas.  

Modelação

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Conceitos,  objectos  e  relações  

Modelação

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Person" Reads" Book"

Objectos

Conceitos

Relações

Conceitos

Pressupostos  adicionais  

ì  Os  modelos  conceptuais  de  sistemas  de  informação  incluem  pressupostos  adicionais:  ì  Os  objectos,  relações  e  conceitos  incluem  várias  

propriedades  que  devem  ser  especificadas.  

ì  Fornecem  uma  vista  que  mostra  as  mudanças  do  domínio  (Vista  Comportamental)  

Modelação

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Propriedades  

Modelação

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Person" Reads" Book"

Objectos

Conceitos

Relações

Conceitos Idade

Título

Esquemas  conceptuais  e  ontologias  ì  Quando  assumimos  que  um  domínio  está  composto  de  

objectos,  relações  e  conceitos,  assumimos  um  compromisso  ontológico  

ì  Nos  sistemas  de  informação  este  compromisso  chama-­‐se  ESQUEMA  CONCEPTUAL  

ì  O  conjunto  de  conceitos  de  um  esquema  conceptual  consOtui  uma  conceptualização.    

ì  Em  áreas  da  engenharia  informáOca  (par4cularmente  na  inteligência  ar4ficial),  a  especificação  (Opicamente  formal)  de  uma  conceptualização  é  também  chamada  ONTOLOGIA.  

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O  Conceito  de  “CONCEITO”  

q  Idea  genérica  ou  abstracta  generalizada  a  parOr  de  instâncias  parOculares  

q  Ideia  ou  imagem  mental  de  um  groupo  ou  classe  de  objectos  formada  pela  combinação  de  todos  os  seus  aspectos  

q  Um  conceito  tem  extensão  e  intensão  ü  Extensão:  conjunto  de  possíveis  instâncias  ü  Intensão:  propriedade  parOlhada  por  todas  as  

instâncias  Modelação

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A  operação  de  Classificação  

q  Enquanto  seres  humanos,  nós  usamos  os  conceitos  para  estruturar  a  nossa  percepção  de  um  domínio  

q  Os  conceitos  nos  ajudam  a  classificar  as  coisas    

q  O  que  observamos  depende  dos  conceitos  que  empregamos    

q  A  classificação  é  a  operação  que  associa  um  objecto  com  um  conceito.  

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A  operação  de  Instanciação  

q  A  operação  inversa,  a  instanciação,  nos  dá  uma  instância  de  um  conceito.  

q  O  conjunto  de  objectos  que  consOtui  as  instâncias  de  um  conceito  num  momento  dado,  chama-­‐se  população  do  conceito    

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Tipos  de  entidade  vs  entidades  

q  As  enCdades  são  objectos  individuais  é  idenOficáveis  

q  Um  Cpo  de  enCdade  é  um  conceito  cujas  instâncias  são  en4dades  

q  Uma  en4dade  pode  ser  instância  de  vários  4pos  de  en4dade  q  João  (objecto)  pode  ser  instância  de  pessoa  e  aluno  

q  Um  conceito  pode  ter  0  en4dades  

q  Um  objecto  novo  que  não  pode  ser  classificado  nos  conceitos  existentes  requer  a  definição  de  um  novo  conceito.  

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Tipos  de  relação  vs  relações  

q  Os  conceitos  associaOvos  chamam-­‐se  relações  

q  As  relações  são  classificadas  em  Cpos  de  relação  i.e.  são  instâncias  dum  4po  de  relação  dado  

Modelação

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Conceitos,  classificação  e  instanciação  

Modelação

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Person" Reads" Book"Concept"

entity/"relationship"

Instance of"instantiation"

classification"

Exemplos  

Modelação

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Esquema  estrutural  e  conceptual  

ì  O  conjunto  de  Opos  de  enOdade  e  relação  uOlizados  para  observar  o  estado  de  um  domínio  chama-­‐se  à  conceptualização  desse  estado  

ì  A  descrição  dessa  conceptualização  é  chamada  ì  Esquema  conceptual  do  estado  ou  ì  Esquema  estrutural  

ì  O  esquema  estrutural  oferece  uma  vista  desse  estado  

ì  O  conjunto  formado  pelo  esquema  estrutural  e  o  esquema  comportamental  (próxima  aula)  chama-­‐se  o  esquema  conceptual  

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Base  Informacional  

q  A  vista  estrutural  descreve  os  Opos  de  enOdades,  relações  e  as  suas  propriedades  (em  BD  é  o  esquema  da  BD)  

q  A  base  informacional  contém  as  enOdades  e  relações  assim  como  a  sua  classificação  nos  seus  respecOvos  Opos  (em  BD  são  as  tabelas)  

q  A  base  informacional  representa  o  estado  do  domínio  

Modelação

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Base  Informacional  

Modelação

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Person" Reads" Book"Company" Works"

Person(A)"Book(B)"Reads(A,B)"

Conceptual schema of the domain" Conceptual schema of the " information system"

Information base"Domain"

Person"Book"Reads"

O  Esquema  comportamental  

ì  Eventos  do  domínio  e  eventos  estruturais  ì  Mudam  estado  do  domínio  

ì  O  estado  do  domínio  muda  se:  ì  As  (enOdades  +  relações)  t  ≠  (enOdades+relações)t+1  ì  Mudança  de  estado  =  Σeventos    estruturais  

ì  Definição  de  evento  estrutural  depende  da  linguagem  de  modelação  

ì  Em  lógica  de  1º  ordem  há  dois;  (1)  inserção  e  (2)  remoção  de  factos  

ì  Mudança  de  estado  do  domínio  através  de  1  ou  mais  eventos  estruturais  válidos  (em  BD  evento  ≈  transacção)  

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Comportamento:  Acções  

ì  Os  sistemas  de  informação  realizam  acções  

ì  As  acções  mudan  a  base  de  informação  -­‐>  mudam  o  estado  do  domínio  -­‐>  

ì  As  acções  são  eventos  

ì  Eventos  de  pedido  de  acções  (acOon  request)  ì  Pedido  a  um  SI  para  executar  uma  acção  ì  Pedidos  são  explícitos,  temporais  ou  gerados  ì  Os  pedidos  explícitos  são  externos  (por  um  uOlizador)  ou  

induzidos  (por  outra  acção)  

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Comportamento:  Acções  II  

ì  Tipos  de  pedido  de  acção  ì  A  noCficação  de  eventos  de  domínio    ocorre  quando  os  

uOlizadores  informam  directamente  ao  sistema  a  ocorrência  de  um  evento  de  domínio.  

ì   As  consultas  (queries)  fornecem  informação  ao  iniciador  do  pedido.  

ì  O  pedido  temporal  é  iniciado  automaOcamente  com  a  passagem  de  um  dado  período  de  tempo  

ì  O  pedido  gerado  é  produzido  quando  uma  dada  condição  és  saOsfeita.  

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Tipos  de  evento  I  

ì  Os  eventos  de  domínio  ou  os  pedidos  de  acção  também  são  instâncias  de  conceitos.    

ì  Um  Cpo  de  evento  é  portanto,  um  conceito  cujas  instâncias  são  eventos  

ì  Os  eventos  têm  propriedades  ou  caracterís4cas  que  os  relacionam  com  outras  en4dades.  

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Tipos  de  evento  II  

ì  Todos  os  eventos  estão  relacionados  com  a  en4dade  instante  de  tempo,  que  corresponde  ao  seu  momento  de  ocorrência  

ì  Os  Cpos  de  evento  relevantes  e  o  seu  efeito  sobre  o  estado  do  domínio  fazem  parte  do  esquema  comportamental  

ì  Os  pedidos  de  acção  e  os  seus  efeitos  sobre  o  estado  do  domínio  fazem  parte  da  descrição  das  funções  específicas  do  sistema  

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Tipos  de  evento  

Modelação

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Transferência" Dinheiro"Conta"

Exemplo:  transferência  bancária  ì  Evento  de  domínio:  transferência  de  M  euros  da  conta  1  à  2  

ì  Base  informacional  ì  Balance  (conta  1,  saldo  1)  ì  Balance  (conta  2,  saldo  2)  

ì  Eventos  estruturais  ì  apagarBalance  (conta  1,  saldo  1)  ì  apagarBalance  (conta  2,  saldo  2)  ì  inserirBalance  (conta  1,  saldo  1-­‐M)  ì   inserirBalance  (conta  2,  saldo  2+M)  

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Exemplo:  inscrição  aluno  ì  Evento  de  domínio:  Enviar  mensagem  M  para  Receitor  R  

ì  Base  informacional  ì  Nº  alunos  (disciplina,  valor)  

ì  Eventos  estruturais  ì  EnviarMensagem  (M,R)  ì  MudarEstado(M,  R)  

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 Hierarquia  de  Conceitos  

Modelação

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conceito  

Tipo  de    relação  

Tipo  de  enOdade  

Pedido  de  ação  

Temporal  Explícito   Gerado  

Induzido  Externo  

Consulta  NoOficação  

Tipo  de  evento  

Restrições  de  integridade  I  

ì  Uma  base  de  informação  é  válida  se  todos  os  seus  factos  estão  certos  

ì  Uma  base  de  informação  está  completa  se  contém  todos  os  factos  relevantes  

ì  Problemas  em:  ì  Mensagens  de  entrada  ì  Observação  do  domínio  

ì  Podem  causar  a  inserção  de  factos  falsos  ou  incompletos  

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Restrições  de  integridade  II  

ì  Integridade  da  base  de  informação  =  válida  +  completa  

ì  Quase  sempre,  a  integridade  requer  intervenção  humana  ì  Verificar  factos  vs  o  domínio  

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Restrições  de  integridade  III  

q  A  manutenção  da  integridade  pode  ser  custosa  e/ou  morosa  

q  É  possível  criar  mecanismos  que  para  garanOr  certo  nível  de  integridade  

q  Esses  mecanismos  são  definidos  através  de  condições  ou  regras,  chamadas  restrições  de  integridade  

Modelação

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Restrições  de  integridade  IV  

q  Exemplo:  ü  Domínio  composto  pelos  Opos  empregado  e  

projecto,  onde  um  empregado  está  sempre  associado  a  um  ou  mais  projectos  

ü  Regra  de  integridade:  todos  os  empregados  estão  alocados  pelo  menos  a  1  projecto  

q  As  restrições  de  integridade  fazem  parte  do  esquema  conceptual  

Modelação

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Regras  de  inferência  

q  Sem  capacidade  de  inferência  um  sistema  só  poderia  fornecer  a  informação  recebida  do  seu  ambiênte  

q  A  capacidade  de  inferência  de  um  sistema  consta  de:  ü  Regras  ü  Mecanismos  de  inferência  

q  Uma  regra  de  inferência  define  uma  enOdade  ou  relação  em  termos  de  outras  (esquema  conceptual)  

q  O  mecanismo  de  inferência  usa  as  regras  para  derivar  informação  nova  (estrutura  interna  do  sistema,  código)  

Modelação

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Importância  do  esquema  conceptual  num  SI  

ì  Essencial  para  realizar  as  suas  funções  

ì  Todo  sistema  de  informação  tem  embebido  um  esquema  conceptual.  ì  Enquanto  mais  explícito,  mais  flexível,  

transparente  e  permite  maior  interoperabilidade  

ì  Um  programador  requer  conhecer  o  esquema  conceptual  do  sistema  para  poder  desenvolve-­‐lo  

Modelação

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Qualidade  do  modelo  conceptual  

q  CompleOtude  

q  ExacOdão  (correctness)  

q  Compreensibilidade  (Simplicidade)  

q  Independente  do  desenho  do  sistema  

q  Estabilidade  ü  Flexibilidade  ü  Extensibilidade  ü  Mudanças  pequenas  nos  requisitos  =>  mudanças  

pequenas  no  esquema  Modelação

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Completitude  vs  Correção  

Modelo  conceptual  completo  è  C  contém  D    Modelo  Conceptual  Correcto  è  D  contém  C    Modelo  conceptual  completo  e  correcto  è  D  ≅C  

Modelação

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D" C"

Required"knowledge"

Conceptual" schema"

Fig. 1.7. Completeness and correctness

História  da  modelação  conceptual  I  

ì  Modelos  baseados  em  lógica    ì  Modelo  do  Young  and  Kent  (1958)  

ì  Definir  um  sistema  de  forma  abstracta,  sem  detalhes  de  implementação  ì  Conceitos:    ì  documentos  de  entrada  e  saída,    ì  documentos  contém  conjunto  de  informações  interligadas,    ì  documentos  de  saída  produzidos  de  documentos  de  entrada  ou  

condições  dadas  

ì  “InformaOon  Algebra”  (CODASYL,  Bosak  et  al  1969)  ì  Conceitos:  Entradas,  transformações  e  saídas  ì  Sem  referência  aos  aspectos  vsicos    

ì  Formato  de  representação  de  dados,  organização  dos  ficheiros  

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História  da  modelação  conceptual  II  

ì  Program  Statement  Language  (PSL,  inícios  dos  70)  ì  ObjecCvo:  gerar  código  automaOcamente  a  parOr  de  

especificações  (não  aOngido)  ì  CASE  pioneiro  desenvolvido  PSA  

ì  Em  Europa,  Langefors  (1974)  origina  “InformaOon  Analysis”  

ì  Structured  Analysis  &  Design  Technique  (SADT)  ì  desenvolvido  por  Marca  &  McGowan  em  1988  ì  Diagramas  de  fluxos  de  dados  

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História  da  modelação  conceptual  III  

ì  Modelos  semânCcos  de  dados  ì  Modelos  de  BD  dominantes  (hierarquico,  redes,  

relacional)  ì  Baseados  no  modelo  de  registo  (record  model)  ì  Em  1972  o  comité  ANSI/X3/SPARC  idenOfica  a  

necessidade  de  defnir  um  modelo  conceptual  de  BD  (entre  o  modelo  externo  (do  uOlizador)  e  o  interno  (do  programador)  ì  Representa  a  visão  da  empresa  da  estrutura  dos  seus  dados    ì  Abrial’s  binary  model  (1974)  ì  Chen’s  ER  model  (1976)  ì  Influenciados  pela  IA  (redes  semânOcas,  enquadramentos)    

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História  da  modelação  IV  

q  Modelos  conceptuais  de  sistemas  de  informação  ü  Relatório  “Conceitos  e  terminologia  do  esquema  conceptual  e  

base  de  informação”  (ISO/TC97/SC5,1982)  ü  CRIS  conferences  (1982-­‐94),  13  system  development  

methodologies,  with  the  conceptual  model  at  their  core  ü  Influenciados  por  representação  do  conhecimento  e  

engenharia  do  so�ware  

q  Orientação  a  objectos  ü  Finais  dos  80,  várias  linguagens  de  modelação  (ex.Grady  &  

Booch)  ü  Esforços  de  standardização  liderados  pelo  OMG  ü  UML  (adoptado  pela  OMG  em  1997)  

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