[論文レビュー] Conceptual Modeling and Artificial Intelligence: A Systematic Mapping Study

Dominik Bork, Syed Juned Ali+1 more|arXiv (Cornell University)|Mar 12, 2023

Advanced Database Systems and Queries被引用数 10

ひとこと要約

この体系的マッピング研究は CMAI ドメインを概観し、学際的な分野を分類するタキソノミーを構築し、相互の利益と今後の方向性を概説する。豊富な文献と知識ベースによって裏付けられている。

ABSTRACT

In conceptual modeling (CM), humans apply abstraction to represent excerpts of reality for means of understanding and communication, and processing by machines. Artificial Intelligence (AI) is applied to vast amounts of data to automatically identify patterns or classify entities. While CM produces comprehensible and explicit knowledge representations, the outcome of AI algorithms often lacks these qualities while being able to extract knowledge from large and unstructured representations. Recently, a trend toward intertwining CM and AI emerged. This systematic mapping study shows how this interdisciplinary research field is structured, which mutual benefits are gained by the intertwining, and future research directions.

研究の動機と目的

• CMAI 文献を特徴づける：主要な寄稿者、掲載誌、全体構造を特定する。
• CMAI で行われる研究の種類と寄与の性質を特定する。
• AI と組み合わせて使用されている概念モデリング言語と使用されているAI技術を探る。
• CM の作成と利用の両方における CM と AI の統合による相互利益を評価する。
• 将来の研究を指針とするための活発な CMAI コミュニティと協力パターンを特定する。

提案手法

• Petersen らのプロトコルに従い、体系的マッピング研究（SMS）を実施する。
• 5 つのデータベースに跨る初期的な書誌データの抽出とフィルタリングを自動化する。
• 事前定義されたタキソノミー（研究タイプ、寄与タイプ、モデリング目的、AI ドメイン、AI モデリング価値）を用いて論文を手動でスクリーニングおよび分類する。
• CMAI の多次元タキソノミー（モデリング、AI タキソノミー、AI モデリング価値）を開発・適用する。
• データを抽出し論文をタキソノミーに対応づける；結果を統合し、再現と探索のためのウェブ知識ベースを提供する。
• 可視化を作成し CMAI 研究の方向性に対する含意を導く。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 RQ-1: CMAI の文献状況はどうなっているか（寄稿者、掲載媒体、出版タイプ）？
• RQ2 RQ-2: CMAI で行われる研究の種類と寄与のタイプは？
• RQ3 RQ-3: CMAI で AI と組み合わせられるモデリング言語は？
• RQ4 RQ-4: CMAI で CM と組み合わせられるAI 技術は？
• RQ5 RQ-5: CM と AI を組み合わせることの相互的な利益は？
• RQ6 RQ-6: どの CMAI コラボレーション・コミュニティが存在し、どこに焦点を当てているか？

主な発見

• CMAI で関連性があると見なされ、マッピングされた論文は 460 件（1988 年–2021 年 5 月）で、過去 10 年間で成長している。
• 分野はジグザグだが上昇傾向を示し、2019 年に発表数のピークが 50 件だった。
• 出版チャネルは断片化しており、CMAI 論文の 60.4% (2019–2021) が会議に、37.7% がジャーナルに掲載されている。
• 主要な寄稿国は米国、フランス、スペイン、ドイツ、カナダが上位の寄稿国で、総じてかなりのアウトプットを生み出している。
• 主要機関にはマドリード・コンプリテンセ大学 (14 論文) とカナダのいくつかの大学（トロント大学、マギル大学、モントリオール大学）が含まれる。
• CMAI の研究の人気の場は、Expert Systems with Applications ジャーナル（10 論文）や MoDELS（12 論文）・ER（10 論文）などの会議である。