[論文レビュー] Mereosemiotic physicalism: A paradigm for foundational ontologies

Martin Horsch, Silvia Chiacchiera+2 more|arXiv (Cornell University)|Jul 27, 2020

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ひとこと要約

本稿は、メアロトポロジーとパーソーの記号学を統合することで、計算工学および研究データインfra構造における強固な意味的相互運用性を可能にする、基礎的オントロジーのためのパラダイムとして「ミアロセミオティック・フィジカルズム」を提唱する。4つの主要なオントロジカル選択に基づく144通りのトップレベルオントロジーの設計空間を提示し、特にメアロジーをセミオティック統合よりも優先する点で、ヨーロッパ材料・モデリングオントロジー（EMMO）がその具体例として位置づけられる。

ABSTRACT

It is explored how foundational ontologies based on physicalist materialism, nominalism, and Peircean semiotics can be applied to represent signs, models of physical systems, and their use in engineering modelling and simulation practice. It is argued that to conceptualize modelling of physical systems in such a framework, various kinds of Peircean semiotic triads need to be combined. Thereby, a sign (representamen) and a represented object either yield an interpretant, <em>i.e.</em>, another representamen of the same object, or the representation is transferred to another object by semantic change through metonymization or metaphorization, retaining the same symbol. Multiple conceivable ways of implementing this ontological paradigm are compared, and a demonstrator implementation is discussed.

研究の動機と目的

• 計算工学および研究データインfra構造における意味的相互運用性のための統一的オントロジカルパラダイムを確立すること。
• 分子およびマルチスケールモデリング分野における意味的相互運用性のためのコミュニティ基準の欠如に対処すること。
• メアロセミオティック原理に基づくトップレベルオントロジーの設計空間を形式的に定式化すること。メアロトポロジーとパーソーの記号学を統合する。
• モダリティ論理、同一性、再現性、統合のための選択肢が、強固で拡張可能な研究データインfra構造を構築する上で果たす役割を評価すること。

提案手法

• 本稿は、4つのオントロジカル意思決定に基づく4次元のトップレベルオントロジー設計空間を構築する。 (1) モダリティ論理（可能性対必然性）、(2) 同一性（本質的対偶然的）、(3) モダリティ（モダリティ付き対非モダリティ付き命題）、(4) 再現性および統合（普遍物による統合、統合なし、または記号的統合）。
• このフレームワークをヨーロッパ材料・モデリングオントロジー（EMMO）に適用し、その設計空間内での位置をS1I2M3U4として同定する—非モダリティ、偶然的同一性、モダリティ命題なし、普遍物による統合。
• 記号の意味化およびパターンマッチングをモデル化するために、パーソーの三項的記号学（記号、対象、解釈者）を用いる。特に、レプリカ検出および同等性評価の文脈で有効である。
• ミアロセミオティック原理の代替実装を比較し、同等性に関するリアリズム（プラトン主義）、ニルマン主義、解釈的アプローチの間のトレードオフを評価する。
• 記述論理（DL）およびRDF/OWLを用いた形式的オントロジーを基盤とすることで、機械処理可能な意味的資産を実現する。
• 全積集合 {P1, S1} × {E2, I2} × {M3, N3} × {A4, S4, U4} をマッピングし、オントロジカル選択の144通りの組み合わせを同定する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 メアロトポロジーと記号学をどのように体系的に統合することで、工学的および科学的データインfra構造のトップレベルオントロジーの強固な基盤を構築できるか？
• RQ2 メアロセミオティック・トップレベルオントロジーの空間を定義づける主要な設計選択とは何か。それらは意味的相互運用性にどのように影響を与えるか？
• RQ3 EMMOオントロジーは、パーソーの記号学的フレームワークとどの程度整合しているか。また、純粋なパーソー的解釈とはどのように異なるか？
• RQ4 モダリティ論理や本質主義を避けるトップレベルオントロジーを構築することは可能か。その場合、信頼性の高いデータ統合およびメタデータ交換を維持できるか？
• RQ5 普遍物、時空的同一性、記号的パターンマッチングによるレプリカ統合の各戦略は、研究データインフラの整合性および拡張性にどのように影響を与えるか？

主な発見

• 本稿は、4つの独立したオントロジカル選択（モダリティ論理、同一性、モダリティ、再現性統合）に基づき、144通りのトップレベルオントロジーの形式的設計空間を確立する。
• EMMOオントロジーは、S1I2M3U4型—非モダリティ、偶然的同一性、モダリティ命題なし、普遍物による統合—として特定され、これはパーソー的リアリスト解釈とは明確に異なる。
• 著者らは、ミアロセミオティック・オントロジーがモダリティ論理や本質主義に依存せず、科学的データモデリングのための物理的根拠に基づく非形而的基盤を提供できることを示している。
• モダリティ命題の欠如（N3）および偶然的同一性（I2）の採用により、より柔軟で経験的根拠に基づいたオントロジーが可能となり、工学的科学が理解する物理的現実と整合する。
• 記号的パターンマッチング（S4）は、外部から想定された統合の代替手段として実用的かつ解釈可能な代替案を提供し、動的かつ文脈に応じた同等性評価を可能にする。
• このフレームワークにより、研究データインfra構造向けのトップレベルオントロジーの体系的比較と選定が可能となり、多様な科学的分野においてFAIR準拠で相互運用可能なシステムの構築を支援する。