基于描述逻辑的UML行为图的形式化研究的开题报告.docx

基于描述逻辑的UML行为图的形式化研究的开题报告
一、选题背景
UML（UnifiedModelingLanguage）作为一种被广泛使用的软件工程建模语言，包括结构模型和行为模型。其中行为模型主要包括状态图、活动图和时序图等。在软件工程的实践中，行为模型通常用于详细描述系统的行为，扩展了结构模型的概念。然而，当前的UML行为图主要是图形化的，不够精确和形式化，不能被计算机直接处理，难以用于系统的精确定义和验证，尤其是在复杂系统和关键系统的设计和开发中更加不可靠和高风险。
描述逻辑（DescriptionLogic，DL）是一种被广泛使用的知识表示和推理语言，用于表达概念和它们之间的关系。DL有形式化的语法和语义定义，适合进行逻辑推理。因此，将DL与UML行为图结合起来，可以形成一种精确而严谨的建模方法，能够帮助设计师更准确地描述系统的行为，避免设计上的错误和不一致性。
二、研究内容与目标
本课题的研究内容是基于描述逻辑的UML行为图，主要包括以下几个方面：
（1）确定合适的DL语法和语义，用于描述UML行为图的语义。
（2）将UML行为图中的元素和关系转化为DL表示，以实现系统行为的形式化描述和推理。
（3）开发一种转换工具，将UML行为图转换为DL表示，并可将DL表示转换回UML形式，实现模型的互操作性。
（4）基于形式化模型，进行系统的高效、准确的验证，并提出方法来避免设计上的错误和不一致性。
三、研究计划与进度
本课题的研究计划如下：
（1）确定DL语法和语义，完成UML行为图和DL之间的映射关系的设计和实现，预计完成时间为一个季度。
（2）完成UML行为图到DL的转换工具的研发和测试，预计完成时间为两个季度。
（3）考虑如何将DL表示转换回UML形式，并做出算法和实现，预计完成时间为半年。
（4）基于形式化模型，进行系统的精确定义和验证，并提出方法来避免设计上的错误和不一致性，并形成研究论文，预计完成时间为一年。
四、预期成果
通过本课题的研究与实践，预期达到以下预期成果：
（1）提出一种基于描述逻辑的UML行为图的精确、严谨的建模方法。
（2）开发一种转换工具，实现UML行为图到DL的转换。
（3）基于形式化模型，可对系统进行高效、精确的验证，避免设计上的错误和不一致性。
（4）形成本课题的研究成果的论文，并可用于关键系统的设计与开发。
五、参考文献
[1]HorrocksI,Patel‐SchneiderPF,HarmelenF.FromCEMETERYtoARCADIA:EntailmentresearchinDLs.JournalofAppliedLogic,2003,1(1‐2):pp.23‐42.
[2]TutchererMA,KontchakovR,PoggiA,etal.Twobirdswithonestone:Combininggraph-basedannotationsandDLreasoningforqueryformulationintheMuseumdomain.InternationalJournalonSemanticWebandInformationSystems(IJSWIS),2017,13(2):24-52.
[3]YangG,WuD.ModelingdistributedsystemswithUMLanddescriptionlogic.JournalofComputerScienceandTechnology,2006,21(5):672-682.
[4]ZamaniM,SaeedloeiZ,NematzadehH,etal.OntologizingUMLbehavioralmodelswithdescriptionlogics.In:Proceedingsofthe2015IEEE19thInternationalEnterpriseDistributedObjectComputingConferenceWorkshops(EDOCW),AdaptingComputingtoNewChallenges(ACNC),2015:1-6.
[5]LimWD,LihX,LiX.FormalizingtheUMLstatemachineindescriptionlogicthroughmodelingandreasoning.JournalofArtificialIntelligenceResearch,2017,60:295-323.