Areference ontology of portions of matter

Abstract

The maincontributions of this dissertation are a reference ontology about portions of mat ter and the existential events that create and destroy these entities. Two case studies in the domains of Geology and Oil & Gas demonstrate the practical application of the proposed ontology. The construction of knowledge models through ontologies is part of Knowl edge Engineering, a subfield of Artificial Intelligence that encompasses the building of knowledge-based systems, including data management, interoperability, knowledge ex traction, problem-solving, and explainability. Portions of matter, such as water, gold, and oil, are important in various knowledge domains. The proposed ontology is built using the UFO (Unified Foundational Ontology) to analyze portions of matter, addressing aspects such as existence, mereology, and material constitution. The dissertation uses OntoUML and First-Order Logic to make the conceptual model explicit and formal. It adopts the view of a growing block universe, distinguishing between Existing Quantity and Termi nated Quantity, as well as Complex Quantity and Simple Quantity. A part-whole re lationship (granuleOf) is proposed between Objects and Quantities, and a constitution relationship between Quantities and Collections of Objects. Historical relations are also proposed to model the transfer of matter between Quantities over time. The existential events that create or destroy portions of matter are defined based on the granules of a Quantity. Among them are Granule Transfer, Granule Aggregation, and Granule Disag gregation, as well as Sub-Portion Forming. The case studies apply these concepts to the process of rock sampling in oil reservoirs and the event model for geological faults.

As principais contribuições desta dissertação são uma ontologia de referência sobre por ções de matéria e os eventos existenciais que criam e destroem essas entidades. Dois estudos de caso nos domínios de Geologia e Óleo & Gás demonstram a aplicação prática da ontologia proposta. A construção de modelos de conhecimento através de ontologias faz parte da Engenharia de Conhecimento, um subcampo da Inteligência Artificial que abrange a construção de sistemas baseados no conhecimento, incluindo gerenciamento de dados, interoperabilidade, extração de conhecimento, resolução de problemas e explica bilidade. Porções de matéria, como água, ouro e petróleo, são importantes em diversos domínios de conhecimento. A ontologia proposta é construída utilizando a UFO (Uni f ied Foundational Ontology) para analisar porções de matéria, abordando aspectos como existência, mereologia e constituição material. A dissertação utiliza OntoUML e Lógica de Primeira Ordem para tornar o modelo conceitual explícito e formal. Adota-se a visão de universo em bloco crescente, distinguindo entre Quantidade Existente e Quantidade Terminada, além de Quantidade Complexa e Quantidade Simples. Propõe-se uma rela ção parte-todo (grânuloDe) entre Objetos e Quantidades e uma relação de constituição entre Quantidades e Coleções de Objetos. Também são propostas relações históricas para modelar a transferência de matéria entre Quantidades ao longo do tempo. Os eventos exis tenciais que criam ou destroem porções de matéria são definidos com base nos grânulos de uma Quantidade. Entre eles estão o Granule Transfer, Granule Aggregation e Granule Disaggregation, além do Sub-Portion Forming. Os estudos de caso aplicam esses concei tos ao processo de amostragem de rochas em reservatórios de petróleo e ao modelo de eventos para falhas geológicas.