Tämä sivusto, päivitetty 16.4.2002, on oheismateriaalina käsitteellisen mallintamisen kurssilla.

Sisältö ja aikataulu

Tätä sivustoa on syytä seurata aika ajoin. Kaikki välikokeiden ja loppukuulustelujen kysymykset ja tehtävät perustuvat luennoilla läpikäytäviin asioihin.

Tämä sivusto jäsentyy kurssin edetessä. Sinne tänne saattaa kuitenkin jäädä kehnoja kuvia sekä ääni- ja videotallennelinkkejä ynnä muuta roinaa. Jos ne häiritsevät, olen pahoillani. Muuten en.

 

16.4.2002 (palauteluento)

 

31.3.2002 (ylim. etä)

26.3.2002

20.3.2002

19.3.2002

Socrates' principle: Whenever two philosophers — human or machine — disagree, draw a distinction.
Anyone may discover a conflict.
Anyone may suggest a distinction.
Machine recomputes the lattice.
Repeat until everybody is happy.
Analyze a given set of concepts to determine relevant attributes.
Present concepts and attributes in a table.
Construct a lattice of concept types automaticaly.
Basis for tools that can be used in semiautomated and collaborative development.

13.3.2002

12.3.2002

6.3.2002

5.3.2002

27.2.2002

26.2.2002

 

20.2.2002

Harjoitustehtävä 5 (pakollinen):

Tee suunnitelma "älykkään jääkaapin" informaatiojärjestelmäksi: (a) käsitekaavio, (b) tietovirtakaavio, (c) suomen kielinen järjestelmän toimintojen kuvaus.

13.2.2002

5.2.2002

30.1.2002

Harjoitustehtävä 4:

Kritisoi kurssin demokäytäntöä, iimeilaa kritiikki 8.2.2002 klo 16 mennessä osoitteeseen marjomaa@cs.joensuu.fi ja tee kritiikkisi pohjalta havainnollinen kaavio tai kaavioryhmä tai A4:lle mahtuva käsitekenttä. (Tässä yhteydessä "käsitekenttä" tarkoittaa "situaatioiden joukkoa".)

Tehtävää käsitellään demoissa 8.2. ja 11.2. Hyvät ratkaisut pääsevät demoboxiin ja parhaat ratkaisuehdotukset toteutetaan.

29.1.2002 luento kulki suurinpiirtein näin:

Harjoitustehtävä 3:

Tee ensin käsitekaavio lauseen "Ihminen on oppivainen otus" ekstensiosta käyttäen Chen-notaatiota! Tee sitten käsitekenttä koko luennon sisällöstä! (Tai toisin päin.)

Tehtävää käsitellään demoissa 8.2. ja 11.2. Hyvät ratkaisut päätyvät demoboxiin.

23.1. luento kulki suunnilleen näin:

T.S.Elliot, "Little Gidding", Four Quartets: Emme lopeta etsintäämme / Ja kaiken etsimisen jälkeen / Palaamme lähtökohtaamme / Ja näemme sen ensimmäistä kertaa.

Tiedemuseoissa sitä kutsutaan Ahaa-elämykseksi. Tämä yhtäkkinen maailman järjestäytyminen uudelleen, tämä uusi gestalt, jossa erilliset tiedot yhtyvät ja muodostavat uudenlaisen hahmon, jonka ansiosta tutut vanhat asiat näyttävät täysin uudenlaisilta, on miltei fysiikan edistymisen määritelmä. Aina kun ongelmasta on kuorittu esiin uusi kerros, olemme keksineet, että piilossa olevat muuttujat paljastuvat perustavaa laatua olevaksi yksinkertaisuudeksi. Ja uudella tietämyksellä on tavanomainen tunnus. Toisiinsa liittymättömät asiat tunnistetaan saman asian eri puoliksi.

Esimerkki. Referoidaan kirja Oleta pyöreä lehmä. Referaatista etsitään keskeiset käsitteet, jotka sitten esitetään mahdollisimman tiiviissä muodossa. Vaikkapa tähän tapaan: http://cs.joensuu.fi/pages/marjomaa/CMkurssi/demot/h/index.html

Harjoitustehtävä 2:(käsitellään demoissa 1.2. ja 4.2.)

a) tee käsitekenttä 22.1. luennon sisällöstä

b) tee käsitekenttä 23.1. luennon sisällöstä

 

22.1.2002 Miksi käsitteellistä mallintamista? Mihin sitä tarvitaan?

Käsitteellistä mallintamista tarvitaan kaikkeen toimintaan, joka liittyy käsitteellisyyteen, erityisesti informaatiojärjestelmien tutkimiseen ja kehittämiseen.

The task of classifying all the words of language, or what's the same thing, all the ideas that seek expression, is the most stupendous of logica l tasks. Anybody but the most accomplished logician must break down in it utterly; and even for the strongest man, it is the severest possible tax on the logical equipment and faculty.

Yleisesti ottaen, käsitteellistä mallintamista tarvitaan kaikkialla, missä asioita käsitellään: Ainakin tieteidenväliseen vuoropuheluun.

  • Norman, Miten avata mahdottomia ovia?: Ihmisille tarkoitettujen esineiden suunnittelussa on kaksi perusperiaatetta: (1) hyvä käsitteellinen malli ja (2) näkyvyys.

    Hyvän käsitteellisen mallin ansiosta pystymme ennustamaan toimintamme seuraukset. Jos meillä ei ole hyvää käsitteellistä mallia, emme pysty täysin ymmärtämään, mitä teemme, miksi teemme, mitä seurauksia on odotettavissa tai mitä pitäisi tehdä, jos jokin menee vikaan.

    Näkyvyys toimii muistutuksena siitä mitä voidaan tehdä ja miten tietty toiminto on suoritettava. Kun säätimen sijainnin ja sen toiminnan välillä on hyvä yhteys, käyttäjän on helppo löytää määrättyä toimintoa vastaava säädin. Muistettavaa on hyvin vähän.

    •

    Täältä löytyy yks kehitteillä oleva mindmap, jota tekevät Asko Soukka, Pirkko Hyvönen ja Katja Järvinen.

    16.1.2002 Etäopiskelua (tähän sivustoon tutustuminen)

    - opettaja on matkoilla 16.-20.1.

    Opiskelijan tehtävänä on kritisoida sivustoa ja lähettää kommentit osoitteeseen marjomaa@cs.joensuu.fi

    15.1.2002 Mitä on käsitteellinen mallintaminen?

    Hannu Kangassalon esityksen pohjalta olen tehnyt johdannon aiheeseen. Äänitiedostot "johd1.mvr - johd4.mvr" aukeavat IBM HotMedialla, jonka voi ladata osoitteesta http://www-4.ibm.com/software/net.media. Kangassalon tekstistä on saatavilla myös paperikopio.

    johd1.mvr: "Käsitteellinen mallintaminen on keskeisin informaation mallintamisen osa-alue."

    johd2.mvr: "Joissakin tilanteissa käyttäjien tietämyksen määrä ja taso eivät ole sellaisia, että niiden varassa voitaisiin rakentaa johdonmukaisesti toimiva ja virheetön järjestelmä."

    johd3.mvr: "Käsitteellinen mallintaminen ja siihen liittyvä suunnittelu ovat alkuvaiheessa selvästi ihmisen luovaa kognitiivista toimintaa."

    johd4.mvr: "Käsitteellinen mallintaminen on suurelta osin varsin abstraktia ajattelua vaativaa toimintaa, jota juuri abstraktisuutensa osalta voidaan varsin hyvin verrata matematiikkaan."

    Käsitteellisessä mallintamisessa on yleensä tarkoitus jonkin teorian luominen mielenkiinnon kohteena olevasta todellisuuden osa-alueesta tai erityistapauksessa jonkin määritelmän esittämisestä jollekin informaatiojärjestelmälle. Hyvän esimerkin fysiikan alueelta antaa Krauss (Oleta pyöreä lehmä, s. 158-159):

    Mistä löytyy eristettyjä järjestelmiä? Mistä tahansa! Tunnetussa pilapiirroksessa kaksi tiedemiestä seisoo yhtälöiden täyttämän taulun edessä ja toinen sanoo: "Kyllä, mutta minun mielestäni kehyksen piirtäminen sen ympärille tekee siitä Yhtenäisteorian." Ehkä niin on, mutta järjestelmän määrittelemiseksi ei tarvitse tehdä muuta kuin piirtää sen ympärille mielivaltaiset kehykset. Tempun ydin on oikeanlaisen kehyksen valinnassa.

    Oletetaan esimerkiksi, että törmäät autollasi tiiliseinään. Piirrä auton ympärille kehys ja kutsu kokonaisuutta järjestelmäksi. Liikuit alun perin tasaisella nopeudella ja autosi liikemäärä oli vakio. Yhtäkkiä eteesi ilmestyy seinä ja pysäyttää liikkeen. Koska liikemääräsi muuttuu nollaksi siihen mennessä, kun olet levossa, seinän on täytynyt kohdistaa järjestelmääsi eli autoosi ja sinuun tietty alkunopeudestasi riippuva voima, jotta pysähtyisit.

    Piirrä seuraavaksi auton ja seinän ympärille laatikko. Uuteen järjestelmään vaikuttavia voimia ei ilmeisesti ole. Näyttää kuin seinä olisi ainoa sinuun vaikuttava asia ja sinä olisit ainoa seinään vaikuttava asia. Kun katsot asiaa tältä kannalta, mitä tapahtuu, kun osut seinään? Liikemäärän on säilyttävä, eli sen määrän on oltava vakio, jos järjestelmään ei vaikuta ulkoisia voimia. Alkutilassa olit liikkeessä ja sinulla oli jokin liikemäärä. Seinään osuttuasi olet lepotilassa ja liikemääräsi on nolla, sillä törmäyksen jälkeen sekä sinä että seinä olette ilmeisesti levossa. Mitä liikemäärälle tapahtui? Sen on jouduttava johonkin. Sen häviäminen on vain merkki siitä, että piirtämäsi laatikko ei ole riittävän suuri eli että sinusta ja seinästä muodostettu järjestelmä ei todellisuudessa ole eristetty. Seinä on kiinni Maassa. Käy ilmi, että liikemäärä säilyy törmäyksessä vain, jos autossa alun perin ollut liikemäärä siirtyy Maalle. Sinä, auto ja Maa siis muodostatte todella eristetyn järjestelmän. Koska Maa on autoasi paljon massiivisempi, se ei liiku paljoakaan, kun se ottaa auton liikemäärän vastaan. Sen liiketilan on kuitenkin muututtava! Kun joku joskus sanoo, että maailma heilahti, voit olla varma, että niin todella kävi.

    Harjoitustehtävä 1: Representaation ongelma. Tee ajatus- tai käsitekartta seuraavasta tekstikatkelmasta (esimerkiksi kynällä ja paperilla tai samaan tapaan kuin täällä tai täällä):

    The main philosophical problem of representation: "How is it possible for one thing to represent something else?" In a very good survey on this topics, Crane (1995), there is (pp. 8-9) the following example illustrating the puzzle of representation: "When NASA sent the Pioneer 10 space-probe to explore the solar system in 1972, they placed on board a metal plate, engraved with various pictures and signs. On one part of the plate was a diagram of a hydrogen atom, while on another was a diagram of the relative sizes of the planets in our solar system, indicating the planet from which Pioneer 10 came. The largest picture on the plate was a line drawing of a naked man and a naked woman, with the man's right hand raised in greeting. The idea behind this was that when Pioneer 10 eventually left the solar system it would pursue an aimless journey through space, perhaps to be discovered in millions of years by some alien life-form. And perhaps these aliens would be intelligent, and would be able to understand the diagrams, recognize the extent of our scientific knowledge, and come to realize that our intentions towards them, whoever they may be, are peaceful. [...] doesn't it seem [...] unlikely that the aliens would be able to understand what the symbols on the plate mean? [...] The marks on the plate can be understood in many ways, but it seems that nothing in the marks themselves tells us how to understand them."

    Harjoitustehtävä käsiteltiin ensimmäisissä demoissa 21.1. ja 25.1. Ilmeni, että lähestymis- ja esitystapoja oli yhtä paljon kuin tekijöitäkin. Muutama edustava ratkaisuvaihtoehto (harj1a, harj1b, ...) löytyy demoboxista.

    helmi-maaliskuussa käydään läpi seuraavia:

    Täältä löytyy käsitteellisen mallintamisen prosessikaavio.

    Rolland: "Modeling the Requirements Engineering Process".

    Terminologiaa löytyy täältä. Täältä löytyy Sowan määritelmiä.

    Kommentoitu lyhennelmä teoksesta Boman et al. Conceptual Modelling löytyy täältä.

    Kommentoitu lyhennelmä teoksesta Weber: Ontological... löytyy täältä.

    Kommentoitu lyhennelmä teoksesta John F. Sowa: Knowledge Representation löytyy täältä.

    "Avaruudelliset skeemat ja abstrakti ajattelu" ei löydy täältä. "The picture-like qualities of iconic representations also have, however, significant limitations. The most important of these limitations for representations used in reasoning is that it is difficult for iconic representations to represent abstract attributes or relations, such as brightness, temperature, or conjunctive and disjunctive relations. The same difficulties limited pictografic pre-writing systems, and led to an important development in representation."

    Aiheuttaako mitä muutoksia käsitekaavioiden rakentamiseen se jos mielenfilosofista oppia vaihdetaan. Kyllä. Älä katso mall.mieli!

    Sowan mainiot sivut löytyvät osoitteesta http://users.bestweb.net/~sowa/ mutta niiden käsittely vaatisi jo uuden kurssin. Oon suunnitellu pitäväni ens vuoden keväällä kurssin tiedon esitystavoista, ja se lähtisi Sowan Knowledge Representation -kirjan pohjalta.

    Täältä löytyy seuraavaa: W3C's Editor/Browser, Amaya - Open Source.

    Täältä löytyy käsitegraafien maailma.

    Koichi Horin artikulaatiosysteemistä voisin yrittää etsiä joitain artikkeleita.

    Esko Marjomaan Aspects of Relevance löytyy Granumilta.

    Täältä löytyy Halpinin jutut.

    Ted Nelsonin ZigZag-tietorakenteeseen perustuva GZigZag-projekti: http://www.gzigzag.org/nutshell.html . Kyseessä on jännä tietorakenne, joka ehkä voisi mahdollistaa assosioinnin vaatimat monimutkaiset tietosolujen väliset kytkökset. Kahden tunnin letkeä videopaketti löytyi 14.1.2002 osoitteesta http://www.tol.oulu.fi/digimed/video/Lukka_GZigZag.avi

    Sowan käsitegraafeja kehitellään osoitteessa http://www.cs.uah.edu/~delugach/CG/, josta löytyy myös ohjeet liittyä Conceptual Graphs -postituslistalle.

    Informaatiojärjestelmän muodostavat informaatiolähteet, tietosysteemi ja informaation hyväksikäyttäjät (Kerola & Järvinen 1980, 71).

    Vaatimukset ovat tietokoneen ohjelmoinnin aiheuttamia vaikutuksia sovellusalueeseen. (Kovitz 1999, p. 34)

    Kovitz BL. Practical Software Requirements: A Manual of Content and Style. Manning Publications Company, 1999

    Käsitteellinen mallintaminen ja ajatuskoe

    Joissakin tapauksissa kokeen vaikutuksia ei voi kohdistaa todellisiin systeemeihin, joko teknisten tai sitten moraalisten rajoitusten takia. Silloin kokeita voi tehdä konkreettisille malleille, kuten insinöörin pienoismallille sillasta, ja ekstrapoloida löydökset todelliseen systeemiin. Kun edes tällaisia malleja ei ole saatavilla, luodaan mielikuvituksella käsitteellinen malli (conceptual model). Malli matkii todellisen systeemin ominaisuuksia, siihen kohdistetaan ajatuksellisesti muutoksia, ja vastaavat reaktiot arvioidaan jonkin teorian avulla. Käsitteellisen mallin luovaa suunnittelua kutsutaan mallintamiseksi (modelling) ja mallin altistamista kuvitteellisille muutoksille kutsutaan simulaatioksi (simulation). Mallintamis-simulaatioparia kutsutaan ajatuskokeeksi (thought experiment). (Bunge 1967b s. 265-266)

    Bunge, Mario (1967b). Scientific Research II. The Search for Truth. Studies in the Foundations, Methodology, and Philosophy of Science. Volume 3. Springer-Verlag Berlin, Heidelberg.

    (löytynee Eskon tietsikasta, dokumentista Holtan teknologiareferaatti)

    Harjoitustehtävien aihioita:

    1. Pidä oppimispäiväkirjaa kurssin luennoilta! Kunkin luennon oppimispäiväkirjamerkintöjen pohjalta on tehtävä käsitekaavio tai ainakin mindmap.
    2. Ehdota omia aiheita!
    3. Tehdään puppupaperigeneraattorin käsitekaavio. Generaattori suoltaa konferenssipapereita minkä tahansa asian metamallista. Yksi puppugeneraattori löytyy osoitteesta http://www.elsewhere.org/cgi-bin/postmodern
    4. Tehdään CM-oppikirja.
    5. Suomen kielen sanalla "ajatella" on etymologiset juurensa riistan takaa ajamisessa. Tee käsitekenttä riistan takaa-ajamisesta ja rakenna sen pohjalta ajattelun käsitekartta! (Sanalla "tietää" tarkoitettiin alun perin "tien löytämistä" tai "tien osaamista". "Ymmärtäminen" puolestaan lienee merkinnyt samaa kuin "ympyröidä" tai "piirtää ympyrä".)
    6. Tee käsitekartta seuraavan tekstikatkelman pohjalta: http://cs.joensuu.fi/~marjomaa/CM/boman/bergstr.jpg
    7. Määrittele sana "problematiikka"!
    8. Tee käsitekaavio seuraavista: Business models and economics \ Innovation, strategy, and change \ Organization, culture, and knowledge \ Time, space, and mobility \ Architecture, systems, and infrastructure \ Society, policy, and regulation \ Meta Frameworks and theory
    9. Katso boman.htm, jossa mm. Kuva 33. Kirjoita kuviosta Kahden liuskan mittainen selonteko!
    10. Tehdään kaavio Jouko Seppäsen esittämästä maailman hierarkiasta.
    11. Tee käsitekaavio humanististen tieteiden metodologiasta! Johdatus humanististen tieteiden metodeihin löytyy täältä.
    12. Tee tietokantasovelluksen mindmap: www-pohjaisen tietokantasovelluksen suunnittelun vaiheet kattavat prosessien mallintamisen, vaatimusten määrittelyn, käsitteellisen mallintamisen, tehtäväanalyysin, tietokannan loogisen suunnittelun, käyttöliittymän suunnittelun, komponenttisuunnittelun, tietokannan fyysisen suunnittelun sekä tietokannan toteutuksen.
    13. Tee käsitekaavio seuraavan dokumentin pohjalta:

    Paavo Moilasen selvityksessä "Johdon informaatiojärjestelmähankkeet korkeakouluissa" http://www.oulu.fi/atkk/tiedotus/sessio/sess198/EIS.html todetaan, että

    Atk-pohjaisista johdon informaatiojärjestelmistä (MIS/MSS, Management Information/ Support Systems) on puhuttu korkeakouluissa siitä lähtien kun hallinnon sovelluksia on yleensäkin ollut käytössä. Eri aikakausina MIS-käsitteen sisältö ja painotukset ovat vain hiukan vaihdelleet. Valtiontalouden tarkastusviraston tarkastuskertomuksen 2/98 mukaan: Johdon informaatiojärjestelmä on ylimmän johdon, keskijohdon ja asiantuntijoiden käyttöön tarkoitettu elektroninen järjestelmä, joka tuottaa käyttäjälleen ajantasaista tietoa havainnollisessa muodossa. Järjestelmä raportoi oman organisaation sisäisestä tilasta sekä tuottaa tietoja toimintaympäristön tilasta ja sen muutoksista.'

    Suurten keskuskoneiden aikakaudella (1960- ja 1970-luvuilla) MIS järjestelmällä tarkoitettiin massiivisia taloudellis-hallinnollisen tiedon raportointijärjestelmiä. Raportit tuotettiin atk-keskuksissa yleensä eräajoina, raporttien sisällön muuttaminen oli hankalaa ja tästä syystä ne soveltuivat pääsääntöisesti huonosti ylimmälle johdolle.

    Mikrotietokoneiden yleistyessä 1980-luvulla MIS:n sijasta alettiin puhua päätöksenteon tukijärjestelmistä (DSS, Decision Support Systems). Nämä järjestelmät tarjosivat analysointi- ja mallinnusvälineitä mm. operatiiviseen suunnitteluun ja budjetointiin. Järjestelmien perimmäinen tarkoitus oli sama kuin edelläkin: tuottaa tietoa johdolle.

    Varsinaisia johdon informaatiojärjestelmiä (EIS, Executive Information Systems) alettiin kehittää tietoverkkojen aikakaudella, 1980-luvun lopulla. Aluksi EIS-järjestelmällä tarkoitettiin nimenomaan ylimmän johdon tarpeisiin tarkoitettua, integroitua kokonaisjärjestelmää. Nykyään EIS-järjestelmän käsitettä on laajennettu (EIS, Enterprise or Everybody’s Information Systems) siten, että järjestelmä ei ole tarkoitettu pelkästään ylimmän johdon työvälineeksi vaan yleensä koko organisaation hallintaan ja hallintoon. Nykykäsityksen mukaan EIS-järjestelmään kuuluu mm. seuraavia piirteitä:

    Joitain asiaa sivuavia linkkejä:

    http://cs.joensuu.fi/pages/marjomaa/oppiva/opplinks.htm Sivulla on Tietoverkot oppivassa organisaatiossa -kurssin aihepiiriin kiinteästi liittyviä linkkejä. Esim. ongelmanratkaisusta ja mielikuvakartoista.