limone.tex

% % nl_generation.tex %

%% ==============
% \section{Generierung von natürlicher Sprache aus Software-Modellen}
\section{Modellbasierte Erstellung von Dokumentation}
\label{ch:}
%% ==============

%% ==============
\subsection{Literate Modeling}
\label{ch:sec:literate-modeling}
%% ==============

Im Gegensatz zur modellgetriebenen Entwicklung sieht die modellbasierte
Entwicklung auch Modelle als Entwicklungsartefakte vor, jedoch werden diese
Benutzt zu Dokumentationszwecken benutzt und nicht um daraus das fertige System
zu bauen.\\
% ============================================= %
Unter \emph{Literate Modeling} versteht man die von \cite{Arlow1999} eingeführte
modellbasierte Methode, in der das Anforderungsdokument Systemmodelle zusammen
mit narrativem Text vorsieht, um ein Gesamtbild des zu entwickelnden Systems zu geben.
Das so entstandene Dokument, \emph{Business Context Document (BCD)}
genannt, beinhaltet neben dem visuellen Modell auch natürlichsprachliche
Beschreibungen der UML Syntax, den Gedankengang der zu Entscheidungen führte,
Beispiele zur Illustration bestimmter Aspekte und eine Umschreibung in
natürlicher Sprache des Modells. Dieses Dokument schließt die Lücke zwischen den
Modellierern und den nicht technischen Stakeholdern und erlauben somit eine
bessere Beurteilung der formalisierten Anforderungen. Die Anwendung der
Literate-Modeling Methode führt laut \cite{Arlow1999} zu einer Verbesserung in
der Umsetzung von großen Softwareprojekten, weil das Wissen der Entwickler auch
den Entscheidungsträgern zugänglich ist.

%% ==============
\subsection{Automatische Synchronisation für Literate Modeling}
\label{ch:sec:literate-modeling}
%% ==============

% Besonders der Ansatz des Literate Modeling (vgl.
% \ref{ch:sec:literate-modeling}) wird in verschiedenen Arbeiten verfolgt.

Um die Methode des Literate-Modeling effizient zu nutzen, wird eine gute
Werkzeugunterstützung benötigt, die die Konsistenz zwischen Modellen und dem
beschreibenden Text gewährleistet. Aus diesem Grund ist in \cite{Schulze2012}
ein Ansatz beschrieben, um die Synchronisation zwischen den Diagrammelement und
den ihnen beschreibenden natürlichsprachlichen Texten durchzuführen. Der dort
beschriebene Ansatz basiert auf die Annotierung des Textes und einem
Synchronisationsalgorithmus, der natürliche Sprache in Verbindung mit OCL
Ausdrücken verarbeitet. Um den Ansatz prototypisch zu testen wurde das Tool
LiMonE\footnote{http://squam.info/limone}, als Adapter für die Eclipse UML2 Tools und den
Papyrus Editor, in einer Masterarbeit, entwickelt.
Die semantische Verbindung

\begin{figure}[htp]
\begin{center}
  \includegraphics[width=0.9\textwidth]{img/limone-syncprocess.png}
  \caption[LiMonE Synchronisierungsprozess]{Der Synchronisierungsprozess als
  Aktivitätsdiagramm aus
  \cite{Schulze2012}}
  \label{fig:limone-syncprocess}
\end{center}
\end{figure}

Um einzelne Elemente zu synchronisieren, werden Textannotationen benutzt, die
eine Verbindung zwischen einem im Satz auftretenden Wort und dem Modellelement
herstellen. Jeder Modellbeschreibende Satz wird einzeln gegen ein Set von
Constraints verifiziert. Dabei wird die grammatikalische Struktur mit den in
Modell enthaltenen Informationen überprüft. Für die Analyse der Satzstrukturen
wurde ein Parser für natürliche Sprache verwendet\footnote{Stanford PCFG Parser
http://nlp.stanford.edu/software/lex-parser.shtml}. Die Satz-Constraints werden
über logische Auflösung ausgewertet. 

Durch die Verbindung der Wörter aus natürlichsprachlichem Text und den
dazugehörigen Modellelementen ermöglicht diese System die Konsistenz zwischen
der textuellen Dokumentation und den Modellen zu halten. So wird auch die
Erstellung der Dokumentation aktiv unterstützt.


% Internally, the sentence constraints are translated into an equivalent Prolog
% query and evaluated using a light-weight Prolog system for Java
% 
% Diagrams from the model can also be added
% 
% 
% To take account of the model's structural features, sentences that contain
% refer- ences to model elements need to be validated. This is achieved by
% checking each sentence using a set of validation constraints.
% 
% The tool has been developed as a plugin for Eclipse, and is
% designed to interoperate with different modeling tools built on top of the
% Eclipse platform.
% UML model and text can be edited
% simulta- neously, with changes to individual model elements being updated
% immediately in the Business Context Document. In case structural changes have
% been made to the model, those sentences containing text annotations are
% validated after the model or the text document have been saved
% 

% Based on this representation, we have developed a language that allows us to
% search for specifc grammatical relationships between individual constituents of
% a sentence, as well as specify the type of the UML model elements particular
% words have to be associated with.





% % % Auch \cite{Burden2011} identifizieren die Lücke zwischen den Entwicklern und den
% % % nicht-technischen Stakeholdern und benutzen einen Ansatz, die grammatikalische
% % % Regeln benutzen um natürlichsprachlichen Text zu generieren. Im Gegensatz zu
% % % dem vorher beschriebenen Ansatz läuft die Generierung modelgetrieben ab.
% % % 
% % % Die Problematik der Interpretation von Formalen Modellen wurde auch in
% % % \cite{Burden2011} behandelt. Klassendiagramme, die dem Plattformunabhängigen
% % % Modell angehören, wurden mit Hilfe des Grammatical Framework (GF)
% % % \footnote{Grammatical Framework, ist eine Anwendung für multilinguale
% % % Grammatikalische Anwendungen:
% % % http://www.grammaticalframework.org/} in natürlichsprachliche Texte transformiert
% % % mit dem Zweck den Stakeholdern das Verständniss des Modells zu erlauben. Die
% % % Autoren sehen dies als wichtigen Schritt um die korrekte Übersetzung der
% % % Anforderungsspezifikation in Form eines CIM in das Software-Technische PIM zu
% % % überprüfen. Eine Validierung des plattformunabhängigen Modells kann so durch
% % % Domänenexperten erfolgen und eventuelle Fehler aus falsch verstandenen Als
% % % Nebeneffekt entdecken die Autoren das Domänenexperten auch Fehler in den
% % % Originaldokumenten der Anforderungsspezifikation gefunden werden, da die
% % % Repräsentation als Formales Modell  .. gehalten werden muss. Somit sind auch die
% % % daraus generierten Texte frei von unklarheiten. Auch in \cite{Starr2001} wird
% % % erwähnt, dass durch die Verbphrasen an den Assoziationsenden viel öfter Fehler
% % % in den Modellen endeckt werden.

% For expressing the second component of the validation constraint, we use the
% Object Constraint Language (OCL) [17]. Validation con- straints are required to
% work with all possible user models, hence we use OCL on the UML metamodel layer
% (M2) to constrain elements of the user model (M1).
% More precisely, the invariant mechanism of OCL is used to check whether a set of
% classes conforms to certain structural requirements.

% The presented approach has been implemented in a prototypic editor for Lit-
% erate Modeling, called LiMonE 2 , which was used to conduct the experiments
% discussed above. The tool has been developed as a plugin for Eclipse, and is
% designed to interoperate with different modeling tools built on top of the
% Eclipse platform. Currently, adapters for the Papyrus UML Modeler and the UML2
% Tools of Eclipse are provided.
% The editor allows the user to create a Business Context Document for a par-
% ticular model, and embed the diagrams of the model in the document. Model
% elements can be inserted via an auto-completion feature, which allows the user
% to select from a list of suggested items. UML model and text can be edited
% simulta- neously, with changes to individual model elements being updated
% immediately in the Business Context Document. In case structural changes have
% been made to the model, those sentences containing text annotations are
% validated after the model or the text document have been saved. As already
% mentioned in section 3.2, changes can be detected even when the model is edited
% without the editor being open. A list with the detected inconsistencies is shown
% in a separate view, with the corresponding sentences being underlined in the
% editor.

%  %% ============== \subsection{Articulate Modelling} \label{ch:sec:} %%
% ==============  %% xtUML einführen  [aus Buch Starr2001] Articulate modelling
% einführen (+xtUML) und sagen, dass das ein guter schritt ist um die
% Systembeschreibung zu verbessern und die NL generierung zu erleichtern.
% Dadurch entseht auch ein besserer Bezug zwischen den Modellen und Korrekturen
% können leichter in das Formale Systemmodell übernommen werden.
% What I am defining as an ''articulate'' class model is one that expresses
% critical system rules with transparent, unambiguous precision.
%  % The model should express the application's true require- % ments, as
% minimally and precisely as possible without telling the programmer how to
% write code.
% % % DEFINING A PLATFORM INDEPENDENT CLASS % WHAT QUESTIONS CAN THIS CLASS
% ANSWER? % % ENFORCING THE IDENTITY CONSTRAINT % % RELATIONSHIPS % All
% relationships in the Good Model are glued together with referential %
% attributes. % asta nu prea am inteles % % VERB Pharases % In fact, since the
% role name often matches the associated class name, you can usually drop them
% alto- % gether without affecting a model's expressiveness.
% % % To read an association named using verb phrases, start on one side of the
% association and read the % phrase, multiplicity and class name on the opposite
% side as shown.
% % % Main Idea: does the model express all the business rules? AND % Behavioral
% constraints satisfied? Can you answers certain questions of % situations that
% might arise during runtime? % % Generic, all-inclusive verb phrases such as
% ''contains'', ''is a group of'', % ''has'' and my favorite  ''is associated
% with'' are to be avoided.
%    %% In diskussion: aus dem Articulate ding kann man die Verbphrasen nehmen,
% da % diese Unabhängig vom Tool das Benutzt wird erstellt werden können.
%   % % 2011 Natural Language Generation from Class Diagrams % Burden hat auch
% Grammar dings gemacht mit Grammatical Framework, % ein..
% \begin{figure}[htp] \begin{center}
% \includegraphics[width=0.6\textwidth]{img/burden-approach.png} \caption[Ansatz
% aus \cite{Burden2011}]{} \label{fig:burden-approach} \end{center} \end{figure}

%  Der Ansatz benutzt.. In Abbildung \ref{fig:burden-approach}..
%   zu erlauben damit so die Transfomation vom CIM in das PIM validiert.
% Generalisierungsbeziehungen werden nicht erwähntw

% \begin{figure}[htp]
% \begin{center}
%   \includegraphics[width=0.8\textwidth]{img/airline-articulatemodel.png}
%   \caption[Articulate Model, das Airline-Model]{Articulate Model aus
%   \cite{Burden2011}. Die Verbphrasen and den
%   Assoziationsenden erleichtern das Verständnis beim Lesen des
%   Modells}
%   \label{fig:articulate-model}
% \end{center}
% \end{figure}
% 
% Im Folgenden wird ein Teil durch der in \cite{Burden2011}
% präsentierten Technik erstellten Textes aufgeführt:
% 
% \begin{quotation}
% \emph{An Airport has a name, an airport code and an address. An Aircraft can
% get next Flight and get Airline. A Flight is identified by one or more
% Flight Numbers. The relationship between a Flight and a Flight Number
% is specified by an Airline. A Flight can have more than one Flight
% number since code sharing is a multimillion-pound business, affecting
% an alliance of airlines.}
% \end{quotation}
% 
% Der Text orientiert sich sehr stark an das Diagramm aus
% \ref{fig:articulate-model}, ist aber verständlicher für Personen die nicht mit UML vertraut sind. Im
% letzten Satz wurde auch das der Flight-Klasse angehängte Kommentar
% eingeflegt. Dadurch wird die Wichtigkeit der modellierten
% Anforderung hervorgehoben.

% %% ==============
% \subsection{Template-basierte Generierung}
% \label{ch:sec:}
% %% ==============
% 
% 
% % % 2010 Position Paper m2n - A Tool for Translating Models to NL
% Anstatt eine Grammatik zu verwenden, wurde in dem in \cite{Brosch2010}
% präsentierten System, ein Ansatz entwickelt mit dem Textuelle Spezifikationen
% aus einem UML Klassen-Modell mit Hilfe von Satz-Templates erstellt werden. Die
% Autoren zielen mit dem Ansatz auf pädagogische Anwendungsszenarien wie
% e-Learning oder Übungsbetrieb. Ein interessanter Beitrag dieser Arbeit ist, dass
% auch Überlegungen gemacht über die Traversierungsstrategie der Klassenmodelle
% wurden. Das wichtigste Element im Modell wird mit Hilfe eine Heuristik bestimmt,
% die Assoziationen und Generalisierungen auswertet, um von dort aus mit einer
% Tiefensuche das Diagramm zu bearbeiten.
 
%  
%  ODT or DOCX documents are XML archives
% Gendoc2 uses Model2Text (M2T) transformation language Acceleo
% Styles, formatting, structure and static content of the document are kept during 
% generation.
% \begin{figure}[htp]
% \begin{center}
%   \includegraphics[width=0.9\textwidth]{img/m2n-architecture.png}
%   \caption[Das Tool m2n, Architektur]{Architektur des Tools m2n aus
%   \cite{Brosch2010}}
%   \label{fig:m2n-architecture}
% \end{center}
% \end{figure}
% 
% In \cite{Nicolas2009} werden weiter Ansätze beschrieben die hier nicht
% erwähnt werden, weil sie von bestimmten Tools abhängen und diese
% Arbeit einen leichtgewichtigen Ansatz sucht, der die Aufgabe der
% Generierung von Texten übernehmen kann. Die Implementierung eines
% Prototyps, zur Generierung von natürlicher Sprache aus
% Software-Modellen, basierend auf den hier vorgestellten Ansätzen
% sollte möglich sein.



% Die Autoren arbeiteten zur Zeit der Entwicklung dieser Methode bei British
% Airways. Während der Systementwicklung trat ein Problem, dass die Autoren als
% \emph{'trivialisation of business requirements by visual modelling'} nannten,
% auf. Die Autoren haben beobachtet, dass nach der Formalisierung der
% Anforderungen wichtige Kernaspekte der Domäne zwischen anderen unwichtigeren
% Details untergehen. Ein Beispiel dieses Problems ist das Cross-Selling von
% Flugtickets zwischen British Airways und den Allianzpartnern, ein Markt der
% Umsätze in Millionenhöhe tätigt und somit sehr wichtig für das Geschäft ist.
% Diese Geschäftsanforderung wurde in dem UML Modell, korrekterweise, durch eine
% mit dem * Symbol dargestellte Multiplizität an dem Assoziationsende zwischen den
% Modellklassen Flug und Flugnummer dargestellt (vgl. Abbildung
% \ref{fig:articulate-model}. Dadurch verlor diese Anforderung an Bedeutung bei
% der Darstellung im formalen Modell. Nach der Einführung von BCD konnten die
% Geschäftsanforderungen enger an die Formalen Modelle gekoppelt werden und in
% \cite{Arlow1999} wird berichtet, dass die Anwendung der Literate-Programming
% Methode zu einer Verbesserung in der Umsetzung der Projekte geführt hat.