[論文レビュー] A Formal Semantic for UML 2.0 Activity Diagram based on Institution Theory

Amine Achouri, Leila Jemni Ben Ayed|arXiv (Cornell University)|Jun 7, 2016

Semantic Web and Ontologies被引用数 5

ひとこと要約

本論文は、既存の非形式的意味論における曖昧さや不正確さを解消するために、機関理論を用いてUML 2.0アクティビティダイアグラム（UML AD）の形式的意味論的基盤を提案する。UML ADを機関理論の枠組み内でモデル化することにより、数学的に厳密で代数的な意味論の提示が可能となり、言語の構造と動作の整合的かつ形式的な取り扱いが可能になる。

ABSTRACT

Giving a formal semantic to an UML Activity diagram (UML AD) is a hard task. The reason of this difficulty is the ambiguity and the absence of a precise formal semantic of such semi-formal formalism. A variety of semantics exist in the literature having tackled the aspects covered by this language. We can give as example denotational, functional and compositional semantics. To cope with the recent tendency which gave a heterogeneous semantic to UML diagrams, we aim to define an algebraic presentation of the semantic of UML AD. In this work, we define a formal semantic of UML 2.0 AD based on institution theory. For UML AD formalism, which is a graphical language, no precise formal semantic is given to it. We use the institution theory to define the intended semantic. Thus, the UML AD formalism will be defined in its own natural semantic.

研究の動機と目的

• UML 2.0アクティビティダイアグラムに明確な形式的意味論が存在しない現状（現在は半形式的で曖昧である）を是正すること。
• UMLにおける異種意味論をサポートする統一的で代数的なUML ADの意味論フレームワークを提供すること。
• 機関理論を用いて、UML ADの意図された意味論を自らの自然な意味論的ドメイン内で定義すること。
• 形式的体系に根ざした明確な基盤を提供することで、UML ADモデルに対する形式的推論と検証を可能にすること。

提案手法

• 形式的意味論を定義する基盤として、機関理論を用いる。
• 一貫性とモularityを保証するために、機関理論的枠組み内にUML ADを形式的言語としてモデル化する。
• 機関理論の抽象的仕様メカニズムを用いて、UML ADの構文と意味論を定義する。
• UML ADの構成要素を、機関フレームワーク内での形式的解釈にマッピングする。
• 機関理論が提供する異種仕様のサポートを活用し、UMLの多様な図的要素を扱えるようにする。
• 意味論モデルが拡張可能かつ合成可能であることを保証し、他のUML形式的体系との統合を可能にする。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 UML 2.0アクティビティダイアグラムが半形式的であるにもかかわらず、その形式的意味論を一貫して定義する方法は何か？
• RQ2 UML ADに正確で代数的な意味論を提供する形式的枠組みは何か？ その際、図的および構造的特性を尊重する必要がある。
• RQ3 機関理論をどのように用いて、UML ADの意図された意味論を、モularityと合成性を支援する形でモデル化できるか？
• RQ4 既存の意味的記述的または構成的意味論と比較して、機関理論を用いることでUML ADの形式的取り扱いはどのように改善されるか？

主な発見

• 本論文は、機関理論を基礎とする形式的意味論をUML 2.0アクティビティダイアグラムに成功して定義した。
• このアプローチにより、UML ADの構成要素に対する正確で数学的に厳密な解釈が可能となり、曖昧さが排除された。
• 意味論モデルは、UML ADの自然な図的および構造的特性と整合する形で表現されている。
• 機関理論の使用により、他のUML形式的体系との統合に適したモジュラーかつ拡張可能な意味論的基盤が実現された。
• この形式化により、将来のUML ADモデルの形式的検証および分析が可能になった。