[論文レビュー] Attempto Controlled English (ACE)

Norbert E. Fuchs, Rolf Schwitter|ArXiv.org|Mar 13, 1996

Model-Driven Software Engineering Techniques参考文献 12被引用数 138

ひとこと要約

本論文は、ドメインスペシャリストがなじみのある構文で曖昧さのない、機械処理可能な要件を記述できる形式的でありながら自然言語に近い記述言語、Attempto Controlled English (ACE) を紹介する。ACE は、要件を記述するための記述論理的構造と Prolog に翻訳し、検証・シミュレーション・検証が可能であることを示している。自動契約機の要件を完全に一貫性を持って記述する事例により、その実用性が裏付けられている。

ABSTRACT

Attempto Controlled English (ACE) allows domain specialists to interactively formulate requirements specifications in domain concepts. ACE can be accurately and efficiently processed by a computer, but is expressive enough to allow natural usage. The Attempto system translates specification texts in ACE into discourse representation structures and optionally into Prolog. Translated specification texts are incrementally added to a knowledge base. This knowledge base can be queried in ACE for verification, and it can be executed for simulation, prototyping and validation of the specification.

研究の動機と目的

• ソフトウェア工学における曖昧で、一貫性がなく、不完全な自然言語要件の課題に対処すること。
• 一貫した用語法と文法の制約により、ドメインスペシャリストと開発者間の誤解を減らすこと。
• 人間が読みやすく、機械が処理可能な形式的推論と実行が可能な記述言語を構築すること。
• 非専門家がなじみのある言語的形で、要件の作成・検証・シミュレーションが可能になるようにすること。
• 論理やプログラミングの専門知識がなくても、初期段階のソフトウェア開発に形式的技法を統合すること。

提案手法

• 文法と語彙を制限することで、文法的・意味的明確性を確保し、曖昧さを最小限に抑える。
• Attempto システムは、ACE テキストを記述論理的構造（DRS）に解析する。DRS は一階述語論理に基づく形式的表現である。
• 代名詞の解決は、性別と数の一致に基づき、上位の DRS 内で最も近い一致する指す対象を選択することで自動的に処理される。
• DRS は Prolog の規則に翻訳され、実行可能となり、論理プログラミング環境への統合が可能になる。
• 知識ベースの段階的構築が可能で、動的な照会と要件のシミュレーションが可能である。
• ユーザーが提供したイベントデータを用いて、知識ベースを ACE 語で照会し、一貫性の確認とシステム動作のシミュレーションが行える。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 人間が読みやすく、ソフトウェア要件に十分な形式的正確性を持つ制御された自然言語を設計できるか？
• RQ2 制御された自然言語において、代名詞や参照の解決を自動化することで、意味的一致性を保てるか？
• RQ3 このような言語で書かれた要件を、シミュレーションと検証に実行可能な論理に翻訳できるか？
• RQ4 非専門家が形式的トレーニングを受けずに、一貫性があり完全な仕様を生成できる範囲はどの程度か？
• RQ5 得られた形式的表現が、システム動作の自動検証と実行をサポートできるか？

主な発見

• Attempto システムは、意味的に曖昧さがなく、論理的に整合性のある DRS に ACE 要件を成功裏に翻訳している。
• システムは知識ベースの段階的構築をサポートしており、システム動作の動的照会とシミュレーションが可能である。
• 「誰がカードを挿入するか？」のような ACE クエリは、適切な置換により正しく答えられ、意味的解釈が効果的に行われている。
• ユーザーが状況に特化したデータを入力することで、カード挿入や検証チェックといった現実世界のイベントをシミュレートできる。実行トレースが印刷される。
• ACE を Prolog に翻訳することで、要件の実行が可能となり、形式的表現が検証可能であるだけでなく実行可能であることが示された。
• このアプローチにより、応用分野の概念的言語で要件の検証とプロトタイピングが可能となり、関係者間の誤解が軽減された。