[논문 리뷰] Mereosemiotic physicalism: A paradigm for foundational ontologies

Martin Horsch, Silvia Chiacchiera외 2명|arXiv (Cornell University)|2020. 07. 27.

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한 줄 요약

이 논문은 계산공학 및 연구 데이터 인fra구조에서 강력한 의미적 상호운용성을 가능하게 하는 기초 온톨로지의 범주로 미어오세미오틱 물리주의를 제안한다. 이를 위해 미어오토폴로지와 페어스의 상징학을 통합하여 144가지 가능한 상위 수준 온톨로지의 설계 공간을 제시하며, 유럽 재료 및 모델링 온톨로지(EMMO)는 상징학적 통합보다 미어올로지를 우선시하는 특정 구현 사례로 예시로 제시된다.

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.

연구 동기 및 목표

• 계산공학 및 연구 데이터 인fra구조에서 의미적 상호운용성을 위한 통합된 온톨로지 범주를 수립하기 위해.
• 분자 및 다스케일 모델링 분야에서 의미적 상호운용성에 대한 공동체 수준의 표준 부족 문제를 해결하기 위해.
• 미어오세미오틱 원칙에 기반한 상위 수준 온톨로지의 설계 공간을 체계화하기 위해, 미어오토폴로지와 페어스의 상징학을 융합하여.
• 모달 논리, 정체성, 복제 및 통합 방식과 같은 다양한 온톨로지 선택의 적합성을 평가하여 견고하고 확장 가능한 연구 데이터 인fra구조를 구축하기 위해.

제안 방법

• 논문은 네 가지 온톨로지적 결정에 기반한 네 차원의 상위 수준 온톨로지 설계 공간을 개발한다: (1) 모달 논리(가능성 대비 필연성), (2) 정체성(본질적 대비 부차적), (3) 모달성(모달적 대비 비모달적 명제), (4) 복제 및 통합(일반물에 의한 통합, 통합 없음, 또는 상징적 행위에 의한 통합).
• 이 프레임워크를 유럽 재료 및 모델링 온톨로지(EMMO)에 적용하여, EMMO가 설계 공간 내에서 S1I2M3U4—비모달, 부차적 정체성, 모달 명제 없음, 일반물에 의한 통합—로 위치함을 규명한다.
• 이 접근법은 페어스의 삼중적 상징학(기호, 대상, 해석자)을 활용하여 의미화와 패턴 매칭을 모델링하며, 특히 복제 탐지 및 동치성 평가의 맥락에서 적용된다.
• 미어오세미오틱 원칙의 다양한 구현 방식을 비교하여 실재론(플라톤주의), 명칭론, 동치성에 대한 해석적 접근 방식 간의 상충관계를 평가한다.
• 이 프레임워크는 서술 논리(DL)와 RDF/OWL을 활용한 형식적 온톨로지 기반으로 지식 표현을 가능하게 하여 기계가 처리할 수 있는 의미적 자산을 제공한다.
• 논문은 전체 제품 공간 {P1, S1} × {E2, I2} × {M3, N3} × {A4, S4, U4}를 매핑하여 온톨로지 선택의 144가지 가능한 조합을 규명한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 어떻게 미어오토폴로지와 상징학을 체계적으로 융합하여 공학 및 과학 데이터 인fra구조의 상위 수준 온톨로지에 대한 견고한 기반을 마련할 수 있는가?
• RQ2 어떤 핵심 설계 선택이 가능한 미어오세미오틱 상위 수준 온톨로지의 공간을 정의하며, 이는 의미적 상호운용성에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ3 EMMO 온톨로지가 페어스의 상징학 프레임워크와 어느 정도 일치하는가? 그리고 순수한 페어시안적 해석과 비교해 어떤 점에서 다를까?
• RQ4 모달 논리와 본질주의를 피하면서도 신뢰할 수 있는 데이터 통합과 메타데이터 교환을 지원할 수 있는 상위 수준 온톨로지를 구축할 수 있는가?
• RQ5 일반물, 시공간적 정체성, 또는 상징적 패턴 매칭을 통한 복제 통합 전략이 연구 데이터 인fra구조의 일관성과 확장성에 어떤 영향을 미치는가?

주요 결과

• 논문은 모달 논리, 정체성, 모달성, 복제 통합이라는 네 가지 독립적인 온톨로지 선택에 기반한 144가지 가능한 상위 수준 온톨로지의 형식적 설계 공간을 수립한다.
• EMMO 온톨로지는 비모달, 부차적 정체성, 모달 명제 없음, 일반물에 의한 통합을 특징으로 하는 S1I2M3U4 유형의 구현 사례로 규명되며, 순수한 페어시안 실재론적 해석과는 다름을 보인다.
• 저자들은 모달 논리나 본질주의에 의존하지 않고도 미어오세미오틱 온톨로지를 구성할 수 있음을 입증하여 과학적 데이터 모델링에 대해 물리적으로 기반을 둔, 철학적·초월적 요소가 없는 기초를 마련한다.
• 모달 명제의 부재(N3)와 부차적 정체성(I2)의 사용은 물리적 현실을 공 inge니어링 과학에서 이해하는 방식과 더 잘 일치하는 더 유연하고 경험적으로 기반을 둔 온톨로지를 가능하게 한다.
• 상징적 패턴 매칭(S4)은 외부에서 제시된 통합 방식에 대한 타당하고 해석 가능한 대안을 제공하며, 동적이고 맥락에 민감한 동치성 평가를 가능하게 한다.
• 이 프레임워크는 연구 데이터 인fra구조를 위한 상위 수준 온톨로지의 체계적 비교 및 선택을 가능하게 하여, 다양한 과학 분야에서 FAIR 준수 및 상호운용성 확보에 기여하는 시스템 개발을 지원한다.