System Engineering

# Системная инженерия

## Архитектурное моделирование компьютерных систем

## Лекция 3

## Логическая парадигма. <br/> Объектная парадигма

Пенской А.В., 2025

----

*Disclaimer*: особая терминология.

---

![](figures/object-subject.png)

Рассмотрим это отношение с точки зрения сущности и субстанции.

---

## Логическая парадигма <br/> (Logical paradigm, extensionalism)

![](figures/george-boole.jpg) 
![](figures/john-venn.jpg) 
![](figures/georg-cantor.jpg)

(*БВК*)

- Логический класс (Class)
- Логическая пара (Tuple)
- Конкретный объект (Individual)

----

### Проблема необднозначного сопоставления объекта и символа(-ов)

![](figures/boro-logic-one-obj-many-concepts.png)

1. Один объект и много символов — норма.
1. Один объект и много интерпретаций — норма.
1. Интерпретации объекта могут не знать друг о друге.
1. Что позволяет идентифицировать объект?

----

### От субстанции к расширениям (Extension)

1. Отказываемся от понятия "Субстанция"
1. Идентичность — не свойство объекта.
1. Идентичность — навык наблюдателя.
1. Cвойство объекта — результат взаимодействия.

![](figures/boro-logic-car-from-substance.png)

- Как различить одинаковые машины, если не по координатам?
- Разве координата имеет отношение к субстанции?
- Принцип строгого соответствия: если объекты неразличимы — значит это один объект.

----

#### Атрибут как расширение

![](figures/boro-logic-red-things.png)

----

#### Субстанция как расширение

![](figures/boro-logic-color-things.png)

----

#### Множественная классификация

![](figures/boro-logic-multi-classification.png)

----

#### Устранение противоречий

![](figures/boro-logic-classes-minimisation.png)

- Снятие противоречия: сущность или атрибут.
- Гранулярность рассмотрения управляется пользователем, а не разработчиком модели.

---

### Отношение это кортеж (tuple) или пара

![](figures/boro-indidual-relation-by-attribute.png)

</div><div class="col">

![](figures/boro-logic-relations.png)

</div></div>

- Консистентность by design.

----

#### Идентичность пары и её классификация

![](figures/boro-logic-relations-many.png)

----

#### Отношение многие ко многим. <br/> Устранение подпорок

![](figures/boro-logic-relations-many-to-many.png)

---

### Абстрактное и конкретное. <br/> Представление и разделение

#### Класс и подкласс

![](figures/boro-logic-color-subclass.png)

----

#### Класс классов

![](figures/boro-logic-class-of-colors.png)

----

#### В программировании

![](figures/py-instance-class-metaclass.png)

```python
object.__class__ # -> <class 'type'>

class Colors(type): pass;
Colors.__class__ # -> <class 'type'>
isinstance(Colors, type) # -> True

class ColorObjects(object): pass
class RedObjects(ColorObjects,
                 metaclass=Colors):
    pass

RedObjects.__class__ # -> <class '__main__.Colors'>
RedObjects.__class__.__class__ # -> <class 'type'>
isinstance(RedObjects, type) # -> True
isinstance(RedObjects, Colors) # -> True
```

</div><div class="col">

```python
class Cicle(object): pass;

class A(RedObjects, Cicle): pass;

isinstance(A, ColorObjects) # -> True
isinstance(A, RedObjects) # -> False
isinstance(A, Cicle) # -> False
A.__class__ # -> <class '__main__.ColorObjects'>
A.__class__.__class__ # -> <class 'type'>

a = A()
isinstance(a, A) # -> True
isinstance(a, Cicle) # -> True
isinstance(a, RedObjects) # -> True
isinstance(a, ColorObjects) # -> True
isinstance(a, Colors) # -> False

a.__class__
a.__class__.__class__
```

</div></div>

---

## Логическая парадигма. Практика

- Является инструментом высших онтологий.
- Будет больше примеров после "Обектной парадигмы" (не путать с ООП)
- Чем примечательна:
    - Решает проблему выбора сущности/субстанции/атрибутов.
    - Решает проблему описанщия отношений.
    - Но никак не помогает с процессами.

----

### Как смоделировать таблицы с персоналом?

![](figures/boro-entity-sales-account-table.png)

- Таблицы — классы.                                
- Значения атрибутов — классы.                     
- Появление инвариантов,связывающих классы.         
- Конкретный человек — класс, "собирающий" строку.

</div><div class="col">

![](figures/boro-entity-staff-table.png)

</div></div>

---

## Логическая парадигма. Проблемы

- Как описать процессы?

----

### Эксперимент с машиной

![](figures/boro-object-car-experiment.png)

В чём проблема и как с ней бороться?

----

### Изменение расширения (класса) объекта

![](figures/boro-object-dynamic-extension.png)

---

## Логическая парадигма. Summary

### Субстанция и атрибуты

![](figures/boro-logic-summary-non-relation-attribute.png)

----

### Отношения

![](figures/boro-logic-summary-relation.png)

----

### Отображение субстанциональной парадигмы

![](figures/boro-logic-summary.png)

- Сокращение понятийного базиса.
- Устранение проблемных вопросов.

---

## Объектная парадигма <br/> (Object Paradigm, 4d extensionalism)

![](figures/chris-partridge.jpeg)

- Время.
- Темпоральные части (Temporal Parts).
- Объекты всего жизненного цикла (Whole Life Individual).

----

### Реальные объекты существуют <br/> в пространстве-времени

![](figures/boro-object-four-dimensional-lisa-brown.png)

----

### Эксперимент с машиной во времени

![](figures/boro-object-car-experiment-2.png)

Расширения (классы) объекта определены с привязкой ко времени.

----

### Четырёхмерная бабочка

![](figures/boro-object-butterfly-old.png)

</div><div class="col">

![](figures/boro-object-butterfly-new.png)

</div></div>

Смена состояние — переход объекта между расширениями (классами) во времени.

----

### Выход на службу нового директора

![](figures/boro-object-banck-chairman-change-view.png)

</div><div class="col">

![](figures/boro-object-banck-chairman-change.png)

</div></div>

----

### Отношения между объектами во времени

![](figures/boro-object-relation-in-time.png)

----

### Отношение насоса и насосной станции <br/> (ISO-15926)

![](figures/iso-15926-pump-change.png) 
![](figures/iso-15926-pump-change-ontology.png)

Все объекты предметной области представлены как данные:

- конкретные объекты,
- типы объектов,
- отношения,
- изменения.

---

## Объектная парадигма. Практика

### Высшие онтологии

<dl>
  <dt> Upper ontology </dt>
  <dd>  is an ontology (in the sense used in information science) which describes very general concepts that are the same across all knowledge domains. </dd>
</dl>
 
Включает (открытый список):

- Философские категории (реальное — абстрактное, естественное — техническое...).
- Отношение части и целого.
- Пространство и время.

</div><div class="col">

![](figures/babel-fish.png)

</div></div>

----

### Инструменты

- Интеграция данных. National Institute of Standards and Technology (2004): до 40% времени инженеров это поиск и верификация данных, в США до 15 млрд $ ежегодно:

- ISO 15926
    - IDEAS

![](figures/iec-81346-coding-tech.png)

</div><div class="col">

- Программная инженерия (BORO Method)

- Cascading Style Sheets (CSS)

- System Engineering <br/> (в следующих лекция)

- OMG Essence <br/> (в следующих лекция)

</div></div>

----

#### ISO-15926 — Top Level of Classes Hierarchic

Предположения?

![](figures/gp-things.png)

</div><div class="col">

<div>

![](figures/iso-15926-top-classes.png)

</div>

</div></div>

----

#### ISO-15926 Application Ontology Example

![](figures/iso-15926-ontology.png)

Представление данных как они есть.

----

#### ISO-15926 Template Example

![](figures/iso-15926-template.png)

Представление данных как с ними могут работать люди.

----

### Отображение мира на инф. объекты

![](figures/boro-data-process-things-changes-mistake.png)

![](figures/boro-account-movements-data-is-change.png)

---

## Объектная парадигма. Проблемы

![](figures/alien-tech.png)

Чужая:

- для бизнеса,
- для разработчиков,
- для технологий.

---

<https://github.com/ryukzak/uonto>

(немного моделирования в стиле логической парадигмы)