情報モデル

ソフトウェア工学における情報モデルは、選択された議論のドメインのデータセマンティクスを指定するための概念と関係、制約、ルール、および操作の表現です。通常、情報モデルは物事の種類間の関係を指定しますが、個々の物事との関係も指定できます。情報モデルは、ドメインコンテキストの情報要件または知識の共有可能で安定した組織化された構造を提供できます。^[1]

情報モデルという用語は一般に、施設、建物、プロセス プラントなどの個々のもののモデルに使用されます。これらの場合、概念は、施設情報モデル、建物情報モデル、プラント情報モデルなどに特化されます。このような情報モデルは、施設のモデルと、施設に関するデータおよびドキュメントを統合したものです。

ソフトウェア エンジニアリングとデータ モデリングの分野では、情報モデルは通常、エンティティ タイプの抽象的で形式的な表現であり、プロパティ、関係、およびエンティティ タイプに対して実行できる操作が含まれます。モデル内のエンティティ タイプは、ネットワーク内のデバイスやオカレンスなどの現実世界のオブジェクトの種類である場合もあれば、課金システムで使用されるエンティティのようにそれ自体が抽象的な場合もあります。通常、これらは、エンティティ タイプ、プロパティ、関係、および操作の閉じたセットによって記述できる制約されたドメインをモデル化するために使用されます。

情報モデルは、問題領域の説明を形式化しますが、その説明がソフトウェアの実際の実装にどのようにマッピングされるかは制限されません。情報モデルのマッピングは多数存在する可能性があります。このようなマッピングは、オブジェクト モデル( UML を使用など)、エンティティ リレーションシップ モデル、またはXML スキーマのいずれであるかに関係なく、データ モデルと呼ばれます。

1976年、ピーター・チェンが実体関係（ER）のグラフィック表記法を導入しました。彼は、それが「セマンティック」モデリング技術であり、階層、CODASYL、リレーショナルなどのデータベースモデリング技術とは独立していることを強調しました。^[2]それ以来、情報モデル用の言語は進化し続けています。例としては、統合定義言語1拡張（IDEF1X）、EXPRESS言語、統一モデリング言語（UML）などがあります。^[1]

Peter Chen の同時代人である JRAbrial (1974) や GM Nijssen (1976) などの研究は、今日の「エンティティ」ではなく言語命題に基づくファクト指向モデリング (FOM) 言語につながりました。FOM ツールは ER モデルの生成に使用できます。つまり、モデラーは時間がかかり、エラーが発生しやすい手動の正規化を回避できます。オブジェクト ロール モデリング言語 ( ORM ) と完全コミュニケーション指向情報モデリング ( FCO-IM ) は、どちらも 1990 年代初頭に、以前の研究に基づいて開発された研究成果です。

1980年代には、チェンのエンティティ・リレーションシップ・モデルを拡張するいくつかのアプローチがありました。また、この10年間で重要なものとしては、コレット・ロランドによるREMORAがあります。^[3]

ICAM定義 (IDEF) 言語は、1976 年から 1982 年にかけて米国空軍の ICAM プログラムから開発されました。^{[4] Lee (1999) によると}、 ICAM プログラムの目的は、コンピューター技術を体系的に適用することで製造の生産性を向上させることでした。IDEF には、機能モデル、情報モデル、動的モデルをそれぞれ作成するための3 つの異なるモデリング手法 ( IDEF0、IDEF1、IDEF2)が含まれています。IDEF1Xは、IDEF1 の拡張バージョンです。この言語はパブリック ドメインです。これはグラフィカルな表現であり、ER アプローチとリレーショナル理論を使用して設計されています。エンティティ、属性、エンティティ間の関係の観点から「現実世界」を表現するために使用されます。正規化は、KEY 構造と KEY 移行によって強制されます。この言語は、完全なエンティティ定義を形成するために、プロパティのグループ化 (集約) を識別します。^[1]

EXPRESS は、製品データモデルの情報要件を正式に指定するための ISO 10303-11 として作成されました。これは、STandard for the Exchange of Product model data (STEP) として非公式に知られている一連の標準の一部です。これは、1990 年代初頭に初めて導入されました。^{[5] [6]} Lee (1999) によると、この言語はテキスト表現です。さらに、EXPRESS のグラフィカル サブセットである EXPRESS-G も利用できます。EXPRESS は、プログラミング言語と OO パラダイムに基づいています。EXPRESS には、Ada、Algol、C、C++、Euler、Modula-2、Pascal、PL/1、SQL など、多くの言語が貢献しています。EXPRESS は、明確なオブジェクト定義と、定義されたオブジェクトに対する制約の指定を可能にする言語要素で構成されています。SCHEMA 宣言を使用してパーティション分割を提供し、データ プロパティ、制約、および操作の指定をサポートします。^[1]

UML は、ソフトウェア システムのプロセスではなく成果物を指定、視覚化、構築、および文書化するためのモデリング言語です。これは、Grady Booch、James Rumbaugh、およびIvar Jacobsonによって最初に考案されました。UML は、1997 年にObject Management Group (OMG)によって標準として承認されました。Lee (1999) によると、この言語は非独占的であり、一般に公開されています。これはグラフィカルな表現です。この言語は、オブジェクト指向パラダイムに基づいています。UML には表記法とルールが含まれており、OO ダイアグラムでデータ要件を表すように設計されています。UML は、システムのさまざまな側面を表すいくつかのビューでモデルを構成します。ビューの内容は、モデル要素を含むグラフであるダイアグラムで記述されます。ダイアグラムには、クラス、オブジェクト、メッセージ、およびこれらの概念間の関係などの一般的な OO 概念を表すモデル要素が含まれています。^[1]

IDEF1X、EXPRESS、UML はすべて概念モデルの作成に使用できますが、Lee (1999) によると、それぞれに独自の特徴があります。自然な使用法 (実装など) につながるものもありますが、必ずしも他の言語よりも優れているわけではありません。実際には、アプリケーションが複雑な場合は、すべての情報モデルを開発するために複数の言語が必要になる場合があります。実際、モデリングの実践は、選択した言語よりも重要であることがよくあります。^[1]

情報モデルは、 Gellishなどの形式化された自然言語で表現することもできます。Gellish には、Gellish Formal Englishや Gellish Formal Dutch (Gellish Formeel Nederlands) などの自然言語のバリエーションがあり、タクソノミー/オントロジーの形式を持つ Gellish スマート辞書タクソノミーで定義されている情報表現言語またはモデリング言語です。Gellish データベースは、情報モデルだけでなく、知識モデル、要件モデル、辞書、タクソノミー、オントロジーの保存にも適しています。Gellish English の情報モデルでは、Gellish Formal English の表現が使用されます。たとえば、地理情報モデルは、次のようないくつかの Gellish Formal English の表現で構成される場合があります。

- エッフェル塔はパリにあります
- パリは都市として分類されます

一方、情報要件と知識は、たとえば次のように表現できます。

- タワーは地理的領域内に設置される
- 都市は地理的領域の一種である

このような Gellish 表現では、概念の名前 (「都市」など) と関係タイプ ( 「⟨is located in⟩」や「⟨is classified as a⟩ 」など) を使用します。これらは、Gellish Formal English Dictionary-Taxonomy (または独自のドメイン辞書) から選択する必要があります。Gellish English Dictionary-Taxonomy では、辞書に 600 を超える標準関係タイプを含む 40000 を超える概念の定義が含まれているため、意味的に豊富な情報モデルを作成できます。したがって、Gellish の情報モデルは、これらのフレーズと辞書の概念を使用して事実を表現したり、ステートメント、クエリ、回答を作成したりするための Gellish 表現のコレクションで構成されます。

Distributed Management Task Force (DMTF) は、 Common Information Model (CIM)という一般的な名称で、さまざまなエンタープライズ ドメイン向けの情報モデルの標準セットを提供しています。特定の情報モデルは、特定の管理ドメイン向けの CIM から派生しています。

TeleManagement Forum (TMF) は、通信ドメインの高度なモデル (共有情報/データ モデル、または SID) をもう 1 つ定義しました。これには、通信業界内のビジネス、サービス、およびリソース ドメインからの視点が含まれます。TMF は、 OSS統合で採用すべき一連の原則と、標準化されたアプローチを提供する一連のモデルを確立しました。

モデルは、プロセス モデル(ビジネス プロセス フレームワーク (eTOM)、または eTOM) およびライフ サイクル モデル を介して、情報モデル (共有情報/データ モデル、または SID)と対話します。

• ビルディングインフォメーションモデリング
• コンセプトマップ
• 概念モデル（コンピュータサイエンス）
• システム情報モデリング

• ISO/IEC TR9007 概念スキーマ、1986
• Andries van Renssen、「Gellish、汎用拡張オントロジー言語」(博士号、デルフト工科大学、2005 年)
•  この記事には、国立標準技術研究所のパブリックドメイン資料が組み込まれています。

• Richard Veryard (1992)。『情報モデリング：実践的ガイダンス』ニューヨーク：Prentice Hall。
• Repa, Vaclav (2012)。組織の情報モデリング。Bruckner Publishing。ISBN 978-80-904661-3-5。
• ベルナー、ステファン（2019）。情報モデリング、コラボレーションにおける理解と正確性を向上させる方法。vdfチューリッヒ。ISBN 978-3-7281-3943-6。

• RFC 3198 – ポリシーベース管理の用語