Intérêt d’UML pour la représentation des connaissances

UML est un langage formel défini par l’Object Management Group. Ce métamodèle (MOF : Meta-Object Facility) décrit de manière très précise tous les éléments de modélisation (les concepts véhiculés et manipulés par le langage) et la sémantique de ces éléments (leur définition et le sens de leur utilisation). Il permet aussi de classer les différents concepts du langage (selon leur niveau d'abstraction ou leur domaine d'application) et expose ainsi clairement sa structure.

Aussi, UML est un support de communication performant qui facilite la représentation et la compréhension des concepts grâce à sa notation graphique (diagramme de classes par exemple). L'aspect formel de sa notation limite les ambiguïtés et les incompréhensions. La puissance et l'intérêt d'UML, c'est qu'il normalise la sémantique des concepts. “ Il représente un juste milieu entre langage mathématique et langage naturel, pas trop complexe mais suffisamment rigoureux, car basé sur un métamodèle. ”[Ketani, 1999].

UML propose un certain nombre de diagrammes pour décrire le système étudié:

• Les modèles statiques pour représenter l’ontologie, les propriétés et les relations entre connaissances, des classes et des objets (dérivés du modèle objet OMT).
• Les modèles dynamiques pour représenter les processus et les collaborations des cas d'utilisation, scénarios, diagrammes d'interaction, d’état-transition.

C’est dans le cadre du projet européen ESPRIT que UML a été pour la première fois utilisé pour la représentation des connaissances. En effet, le MOKA Modeling Langage (MML) basé sur UML a été conçu pour représenter les connaissances de conception industrielle pour le déploiement des applications KBE (Knowledge Based Engeneering).

Dans ce projet, il est utilisé pour deux raisons essentielles :

• Il offre des moyens de modéliser les connaissances sur un sujet (le système ou le logiciel à étudier) et d'exprimer ces connaissances en vue de les communiquer.
• Les modèles UML facilitent la compréhension. Ils incarnent les connaissances essentielles du sujet avec divers points de vue (fournis par les diagrammes). L'unification, entérinée par la standardisation, incorpore à UML les meilleures pratiques d'ingénierie dans différents domaines, pour différents types de systèmes.

Nous avons repris les éléments de connaissance liés à la recommandation du transport de stylos feutres pour illustrer l’utilisation d’un diagramme d’état-transition.

Ces diagrammes sont complétés par un langage déclaratif qui décrit les contraintes ou les règles d’application. Ce langage formel, OCL (Object Constraint Language), est volontairement simple d'accès et possède une grammaire élémentaire qui peut être interprétée par des outils informatiques.

OCL représente un juste milieu, entre un langage naturel et un langage mathématique. OCL permet ainsi de limiter les ambiguïtés, tout en restant accessible. 

OCL permet de décrire des invariants dans un modèle, sous forme de pseudo-code :

• pré et post-conditions pour une opération,
• expressions de navigation,
• expressions booléennes, etc.

Ci-dessous, nous pouvons donner un exemple de OCL pour la description d’un diamètre intérieur de bouchon :

Les apports d’UML pour la représentation de connaissances sont nombreux [Cranfield, 2001]:

• la modélisation des objets pertinents du domaine est faite de manière statique ;
• la modélisation des comportements est traitée grâce aux diagrammes dynamiques ;
• la connaissance exprimée grâce à UML est directement compréhensible par l’homme (grâce à la représentation graphique) et par l’ordinateur (via XMI associé à l’API définie par l’OMG) ;
• la connaissance peut évoluer facilement grâce à la modélisation orientée objet
• UML est un langage abstrait non défini pour une seule application ce qui laisse supposer une adaptabilité au problème traité ;
• de nouvelles connaissances peuvent être dérivées des modèles UML grâce au raisonnement sur leur contenu. En particulier, l’utilisation de OCL (Object Constraint Langage) permet d’attribuer des contraintes et des règles sur un diagramme.

Il est également intéressant pour notre problématique :

• général, il se concentre sur un ensemble de concepts, mais offre des mécanismes d'extension ;
• il est applicable à des systèmes avec ou sans logiciel, à des applications industrielles précises ou des systèmes d'information plus étendue ;
• il est ouvert et non propriétaire, il peut évoluer en fonction des utilisations ;
• plusieurs outils permettent d'utiliser UML (Magicdraw UML, Rational Rose, Visio…) ;
• les diagrammes statiques permettent de représenter les ontologies.

Avec ce point de vue, UML peut être considéré comme un candidat approprié pour la représentation de la connaissance.