Extension Des Systèmes De Métamodélisation Persistant Avec La Sémantique Comportementale Youness Bazhar
Total Page：16
File Type：pdf, Size：1020Kb
Extension des systèmes de métamodélisation persistant avec la sémantique comportementale Youness Bazhar To cite this version: Youness Bazhar. Extension des systèmes de métamodélisation persistant avec la sémantique comporte- mentale. Autre [cs.OH]. ISAE-ENSMA Ecole Nationale Supérieure de Mécanique et d’Aérotechique - Poitiers, 2013. Français. NNT : 2013ESMA0019. tel-00939900 HAL Id: tel-00939900 https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00939900 Submitted on 31 Jan 2014 HAL is a multi-disciplinary open access L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est archive for the deposit and dissemination of sci- destinée au dépôt et à la diffusion de documents entific research documents, whether they are pub- scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, lished or not. The documents may come from émanant des établissements d’enseignement et de teaching and research institutions in France or recherche français ou étrangers, des laboratoires abroad, or from public or private research centers. publics ou privés. ENSMA : Ecole Nationale Supérieure de Mécanique et d’Aérotechnique LIAS : Laboratoire d’Informatique et d’Automatique pour les Systèmes THESE pour l’obtention du Grade de DOCTEUR DE L'ÉCOLE NATIONALE SUPÉRIEURE DE MÉCANIQUE ET D'AÉROTECHNIQUE (Diplôme National — Arrêté du 7 août 2006) Ecole Doctorale : Science et Ingénierie pour l’Information, Mathématiques Secteur de Recherche : INFORMATIQUE ET APPLICATIONS Présentée par : Youness BAZHAR ********************************************* Handling Behavioral Semantics in Persistent Metamodeling Systems Extension des Systèmes de Métamodélisation Persistant avec la Sémantique Comportementale ********************************************* Directeur de Thèse : Yamine AIT-AMEUR Co-encadrant : Stéphane JEAN ********************************************* Soutenue le 13 Décembre 2013 devant la Commission d’Examen JURY Président : Yves LEDRU Professeur, LIG / Université Joseph Fourier, Grenoble Rapporteurs : Mohand-Said HACID Professeur, LIRIS / Université Claude Bernard Lyon 1 Régine LALEAU Professeur, LACL / Université Paris-Est Créteil Examinateurs : Ladjel BELLATRECHE Professeur, LIAS / ISAE-ENSMA, Chasseneuil du Poitou Patrick FARAIL Ingénieur-Chef de projet, Airbus Operation SAS, Toulouse Oscar PASTOR Professeur, Université polytechnique de Valence, Espagne Yamine AIT-AMEUR Professeur, IRIT / INP-ENSEEIHT, Toulouse Stéphane JEAN Maître de conférences, LIAS / Université de Poitiers Merci à Yamine Aït-Ameur, mon directeur de thèse, pour m’avoir guidé tout au long de cette thèse. Je le remercie pour son encadrement, pour l’esprit scientifique qu’il m’a transmis, et pour le temps et les ef- forts considérables qu’il a consacrés pour l’accomplissement de ce travail. Je le remercie également de m’avoir accueilli au LISI pendant la période de sa direction du laboratoire, et de m’avoir ouvert toujours les portes de son laboratoire actuel. Stéphane Jean, mon co-encadrant de thèse, pour son encadrement, pour l’esprit critique qu’il m’a trans- mis, ses conseils précieux, ses retours d’expériences et aussi pour l’excellent travail qu’il a réalisé pen- dant sa thèse et sur lequel je me suis appuyé pour accomplir ce travail. Mohand-Said Hacid et Régine Laleau pour m’avoir fait l’honneur d’être rapporteurs de cette thèse. Je leur exprime ma profonde reconnaissance d’avoir accepté cette lourde tâche. Ladjel Bellatreche, Patrick Farail, Yves Ledru, Oscar Pastor pour avoir accepté de faire partie du jury de cette en tant qu’examinateurs. Je suis honoré pour l’intérêt qu’ils ont porté à ce travail. Mickaël Baron pour son implication et son suivi des travaux menés dans le cadre de cette thèse. Je le remercie également pour son amitié et sa sympathie qui ont été pour moi une source de motivation. Frédéric Carreau et Claudine Rault pour leur assistance administrative et logistique pendant toute la période de ma thèse. Tous les membres du LIAS (Yassine, Chedlia, Idir, Nabil, François, Amira, Ilyes, Laurent, Mikky, Ridou, Henri, Zoé, Brice, Selma, Georges, Thomas, Géraud, Ahcène, Loé, Linda, Manu, Pascal, Dilek, Bery, Mustapha, Allel, Christian, Ahmed, Valéry, etc.) que j’ai côtoyé et avec qui j’ai passé des moments formidables et inoubliables. Mes parents, mes deux soeurs, mon frère, les familles Izague et Brett qui ont toujours été d’un soutien continu et inconditionnel, et une source de motivation inépuisable. iii Contents Introduction 1 Part I State of the Art Chapter 1 Metamodeling and model management 9 1 Introduction . 11 2 Background on MDE . 11 2.1 The notion of model . 11 2.2 The MDA approach . 12 3 Metamodeling . 13 3.1 Definitions . 13 3.2 The MOF metamodeling architecture . 14 4 Model management . 18 4.1 Model to model transformation . 18 4.2 Model to text transformation . 21 5 Conclusion . 22 v Contents Chapter 2 Persistent solutions for metamodeling and model management 23 1 Introduction . 26 2 Model repositories and their exploitation languages . 27 2.1 Model repositories . 27 2.2 Exploitation languages . 28 3 Persistent metamodeling and model management systems . 28 3.1 ConceptBase and GeRoMe . 28 3.2 Rondo . 31 3.3 Microsoft repository . 31 3.4 Clio . 32 3.5 DB-MAIN . 32 3.6 OntoDB/OntoQL . 32 4 The OntoDB/OntoQL PMMS . 33 4.1 The OntoDB model repository . 33 4.2 The OntoQL exploitation language . 34 4.3 Limitations of OntoDB/OntoQL . 37 5 Conclusion . 37 Part II Contributions Chapter 3 Requirements for complete persistent metamodeling systems 41 1 Introduction . 43 2 Requirements for complete PMMS . 44 2.1 Database persistence . 44 2.2 Extensible metamodel layer . 44 vi 2.3 Support of structural and descriptive semantics . 45 2.4 Support of behavioral semantics . 45 2.5 Flexible programming environment . 46 2.6 Hot-plug of implementations . 46 3 Synthesis and discussion . 46 4 Objectives . 47 4.1 Handling behavioral semantics . 47 4.2 Flexibility of implementation . 48 4.3 Warm start . 48 5 Conclusion . 49 Chapter 4 BeMoRe : modeling and formal representation 51 1 Introduction . 53 2 Conceptual extension . 53 3 Logical extension . 55 3.1 Extension of the logical metametamodel . 56 3.2 Extension of the logical metamodel . 57 4 Formalization of the conceptual extension . 58 4.1 Metamodels . 59 4.2 Datatypes . 61 4.3 Model management operations . 61 4.4 Models . 63 4.5 Instances . 63 5 Extension of the algebra of the PMMS exploitation language . 63 5.1 Creation and delete operators . 64 5.2 Run operator . 67 6 Conclusion . 68 Chapter 5 BeMoRe : extension of the exploitation language and prototyping 69 1 Introduction . 71 vii Contents 2 Extension of the OntoQL language . 71 2.1 Extension with model management operations . 71 2.2 Extension with data management operations . 75 3 The BeMoRe prototype . 78 3.1 The OntoDB layer . 79 3.2 The OntoQL layer . 80 3.3 The behavior API layer . 82 3.4 Handling operations invocations in OntoQL . 82 4 A preliminary performance evaluation . 84 5 Conclusion . 85 Part III Applications Chapter 6 Managing non canonical concepts in ontology-based databases 89 1 Introduction . 92 2 Background on ontologies . 93 2.1 Characteristics of an ontology . 93 2.2 Taxonomy of ontologies . 93 3 Ontology-based databases (OBDBs) . 94 3.1 Type1 OBDBs . 94 3.2 Type2 OBDBs . 95 3.3 Type3 OBDBs . 96 3.4 Synthesis . 97 4 Encoding the structural semantics of the OWL language . 97 5 Encoding operations for computing OWL non canonical concepts . 98 viii 5.1 Union of classes . 98 5.2 Intersection of classes . 101 5.3 Has value restriction . 102 6 Conclusion . 104 Chapter 7 Enhancing a method to design ontology-based databases 105 1 Introduction . 107 2 The considered OBDB design methodology . 107 2.1 Ontology dependencies . ..