메타모델링

3. 메타모델링

메타모델 또는 surrogate model|대리 모델^영어은 모델의 모델, 즉 회로, 시스템 또는 소프트웨어와 같은 실체의 실제 모델을 단순화한 모델이다.^[3][4] 메타모델은 입력과 출력 관계를 나타내는 수학적 관계 또는 알고리즘일 수 있다. 모델은 현실 세계의 현상을 추상화한 것이고, 메타모델은 모델 자체의 속성을 강조하는 또 다른 추상화이다. 모델은 컴퓨터 프로그램이 작성된 프로그래밍 언어의 문법을 따르는 방식과 유사하게 메타모델을 따른다. 메타모델의 종류로는 다항식 방정식, 신경망, 크리깅 등이 있다.

'''메타모델링'''은 특정 영역 내에서 개념(사물, 용어 등) 모음을 구성하는 과정이다. 일반적으로 출력과 입력 관계를 연구한 다음, 해당 동작을 나타내기에 적합한 메타모델을 적용하는 작업을 포함한다.

메타모델의 일반적인 용도는 다음과 같다.

3. 1. 메타데이터 모델링

4. 메타모델의 종류

메타모델은 모델을 만드는 모델로서, 다양한 종류가 존재한다. 어떤 종류의 메타모델을 사용할지는 해결하려는 문제의 영역이나 구체적인 목적에 따라 달라진다.^[21][22] 일반적으로 사용되는 메타모델 유형에는 다항식 방정식, 신경망, 크리깅 등이 있다.

특히 소프트웨어 공학 분야에서는 다음과 같은 메타모델 유형(및 관련 메타모델링 기법)으로 분류하기도 한다.

• 메타데이터 모델링 (메타데이터 모델)
• 메타 프로세스 모델링 (메타 프로세스 모델)
• 실행 가능한 메타모델 (위의 두 가지를 조합한 형태)
• 모델 변환 언어
• 다항식 메타모델^[10]
• 신경망 메타모델
• 크리깅 메타모델
• 구간 다항식 (스플라인) 메타모델
• 경사 향상 크리깅 (GEK)

5. 메타모델의 활용

메타모델은 모델 자체의 속성을 강조하는 추상화이며^[21][22], 특정 영역 내의 개념 집합을 구축하는 메타모델링 과정에서 생성된다. 이는 다양한 분야에서 활용될 수 있으며, 특히 복잡한 시스템을 분석하고 관리하는 데 유용하다. 메타모델의 일반적인 용도는 다음과 같다.

• 교환 또는 저장이 필요한 의미론적 데이터에 대한 스키마로 사용된다.^[3][4]
• 특정 방법이나 프로세스를 지원하는 언어 역할을 한다.
• 기존 정보에 추가적인 의미를 표현하기 위한 언어로 활용된다.
• 런타임에 광범위한 모델 클래스와 작동하는 도구를 생성하는 메커니즘을 제공한다.
• 자동화된 테스트 합성을 적용하여 언어의 문장을 모델링하고 자동으로 탐색하기 위한 스키마로 사용된다.
• 시간, 비용 또는 계산 노력을 줄여야 할 때, 고충실도 모델을 대신하는 근사치(대리 모델)로 사용된다.^[3][4]

• 메타데이터 모델링: 특정 문제 계층에 적용 가능한 메타데이터 모델을 분석하고 구성한다.
• 메타 프로세스 모델링: 프로세스 자체를 모델링하는 메타 프로세스 모델을 다룬다.
• 실행 가능한 메타 모델링: 케르메타와 같이 메타데이터 및 메타 프로세스 모델링 등을 결합하여 실행 가능한 모델을 생성한다.
• 모델 변환 언어: 모델 간의 변환 규칙을 정의하는 데 사용된다.

6. 모델 변환

모델 중심 엔지니어링(MDE)에서 중요한 활동 중 하나는 모델 변환 언어(MTL)의 체계적인 사용이다. 모델 변환은 특정 메타모델을 따르는 모델을 다른 메타모델을 따르는 모델로 변환하는 과정이다.

OMG는 이를 위해 쿼리/뷰/변환(QVT, Queries/Views/Transformations)이라는 표준 규격을 제안했다. QVT는 메타-객체 기능(MOF)을 기반으로 한다. QVT를 준수하는 대표적인 모델 변환 언어 구현으로는 AndroMDA, VIATRA, Tefkat, MT, ManyDesigns Portofino 등이 있다.

MOF/QVT 접근 방식에서는 모델 변환 자체가 하나의 모델로 취급된다. 따라서 변환 언어 자체를 메타모델로 정의하는 것이 가능하다. 명확한 메타모델에 기반한 모델 변환 언어의 예로는 ATL이 있다.

7. 온톨로지와의 관계

메타모델은 온톨로지와 밀접한 관련이 있다. 둘 다 개념 간의 관계를 설명하고 분석하는 데 자주 사용된다:^[7][16]

• '''온톨로지''': 특정 담론 영역이나 분야 내에서 의미 있는 내용을 표현하기 위해 어휘와 그 사용 문법을 활용한다. 이 문법은 온톨로지가 관리하는 어휘의 용어들이 어떻게 조합되어야 잘 구성된 진술, 주장, 질의 등을 형성할 수 있는지에 대한 의미(형식적 제약)를 명시한다.^[8][17]
• '''메타모델링''': 특정 도메인의 모델이 어떻게 구축되는지에 대한 명시적인 설명(구성 요소 및 규칙)으로 볼 수 있다. 특히, 이는 도메인별 표기법의 형식화된 사양을 포함한다. 일반적으로 메타모델은 엄격한 규칙 집합을 따라야 한다.^[9][18]

8. 메타모델 동물원 (Zoos of metamodels)

유사한 메타모델들의 라이브러리를 메타모델 동물원(Zoo of metamodels^영어)이라고 부른다.^[11] 메타모델 동물원에는 여러 종류가 있으며^[12], 다양한 형식으로 표현된다. 예를 들어, 일부 메타모델 동물원은 ECore 형식으로 표현되고, 다른 것들은 MOF 1.4 – XMI 1.2 형식으로 작성된다. 또한, UML-XMI 1.2 형식으로 표현된 메타모델은 UML CASE 도구인 Poseidon for UML에 업로드하여 활용할 수 있다.

참조

_[1] 간행물 Progress Report on the National Geologic Map Database, Phase 3: An Online Database of Map Information http://pubs.usgs.gov[...] U.S. Geological Survey 2001
_[2] 서적 Nanoelectronic Mixed-Signal System Design http://www.mhprofess[...] McGraw-Hill 2015
_[3] 논문 A Comparative Study of Metamodels for Fast and Accurate Simulation of Nano-CMOS Circuits http://www.cse.unt.e[...] 2012-02
_[4] 간행물 Ultra-Fast Design Exploration of Nanoscale Circuits through Metamodeling http://www.cse.unt.e[...] Semiconductor Research Corporation (SRC), Texas Analog Center for Excellence (TxACE) 2012-04-27
_[5] 문서 FEA Records Management Profile, Version 1.0 http://www.archives.[...] 2005-12-15
_[6] 간행물 ISO/IEC 24744. Software Engineering - Metamodel for Development Methodologies http://www.iso.org/i[...] 2007
_[7] 논문 Towards a Framework for Comparing Process Modelling Languages Proceedings of the 14th International Conference on Advanced Information Systems Engineering 2001
_[8] Citation What are the differences between a vocabulary, a taxonomy, a thesaurus, an ontology, and a meta-model? http://infogrid.org/[...] 2003
_[9] Citation What is metamodeling, and what is it good for? http://infogrid.org/[...] 2002
_[10] 논문 Polynomial Metamodel Based Fast Optimization of Nano-CMOS Oscillator Circuits http://www.cse.unt.e[...] 2014-06
_[11] 웹사이트 Jean-Marie Favre: Towards a Basic Theory to Model Driven Engineering. http://www.metamodel[...]
_[12] 웹사이트 AtlanticZoo http://www.eclipse.o[...]
_[13] 간행물 Progress Report on the National Geologic Map Database, Phase 3: An Online Database of Map Information http://pubs.usgs.gov[...] U.S. Geological Survey 2001
_[14] 문서 FEA Records Management Profile, Version 1.0 http://www.archives.[...] 2005-12-15
_[15] 간행물 ISO/IEC 24744. Software Engineering - Metamodel for Development Methodologies http://www.iso.org/i[...] 2007
_[16] 논문 Towards a Framework for Comparing Process Modelling Languages Proceedings of the 14th International Conference on Advanced Information Systems Engineering 2001
_[17] Citation What are the differences between a vocabulary, a taxonomy, a thesaurus, an ontology, and a meta-model? http://infogrid.org/[...] 2003
_[18] Citation What is metamodeling, and what is it good for? http://infogrid.org/[...] 2002
_[19] 간행물 Progress Report on the National Geologic Map Database, Phase 3: An Online Database of Map Information http://pubs.usgs.gov[...] U.S. Geological Survey 2001
_[20] 서적 Nanoelectronic Mixed-Signal System Design http://www.mhprofess[...] McGraw-Hill 2015
_[21] 논문 A Comparative Study of Metamodels for Fast and Accurate Simulation of Nano-CMOS Circuits http://www.cse.unt.e[...] 2012-02
_[22] 간행물 Ultra-Fast Design Exploration of Nanoscale Circuits through Metamodeling http://www.cse.unt.e[...] Semiconductor Research Corporation (SRC), Texas Analog Center for Excellence (TxACE) 2012-04-27