ASAM OpenXOntology概念白皮书系列丨十一.什么是物理对象？

编者寄语：作为打通所有OpenX系列定义以及框架的主体，ASAM OpenXOntology将为ASAM OpenX系列标准提供一个共同的语义库与逻辑映射关系，大幅提高ASAM各标准间的兼容性。在此后的系列解读中，我们将不断深入探索本体论的奥妙之处。该篇为系列解读的第十一篇。

在前面的解读中，我们介绍了本体论的架构和运作方式，了解了本体论主要由四个部分组成，即核心本体论、领域本体论、应用本体论和供最终使用的应用集合本体论。本篇文章将介绍什么是物理对象及其状态（PhysicalObjectState）。

01、物理对象概念辨析

物理对象（PhysicalObject）指一组事物或物理量，而物理对象状态（PhysicalObjectState）指物理对象在一段时间内保持不变的特征。物理对象状态分为两部分：

·空间部分，使用属性是一部分（PartOf）表示；

·时间部分，使用属性是时间段状态（TemporalPartOf）表示。

物理对象状态的OWL定义

下图表示了物理对象状态的基本架构，它是状态类的一个子类。

物理对象状态包括了多个子类，具体包括：

·行为参与者（Participant），如行人在某段时间是横穿道路行为的参与者；

·生物对象状态（BiologicalObjectState），生物对象指具有生命体征、可以繁衍后代的物理对象，如人类、动物、树木等；

·功能对象状态（FunctionalObjectState），功能对象指人们为完成某些功能而创造的物理对象，如道路、车辆、交通信号灯等；

·普通物理对象状态（OrdinaryPhysicalObjectState），核心本体论中大部分物理对象都是普通物理对象。一旦同时改变所有的组成部分，普通物理对象的功能和身份将不复存在；

·终身物理对象（WholeLifePhysicalObject），用于表示整个生命周期中的物理对象。

02、物理对象状态如何分类？

本体论将对象的功能划分为了两部分，即物理上的存在功能和作为系统组件的具体功能。比如，某个老旧标志牌替换为新的标志牌时，发生了物理存在层面上的改变，但它作为道路交通系统组件的功能并未发生改变。

为了实现上述的功能划分，我们需要对系统进行建模。建模过程可以利用以下物理对象状态类的子类：

用于描述系统的子类

从描述对象物理上的存在功能来看，主要包括以下内容：

·系统状态（SystemState），包括系统的终身状态或时间段状态。系统指一组相互关联的物理对象，如车辆（包含发动机、底盘、车身等）、道路（包含车道、标线等）、自然天气系统（包括云层、气旋等）。它是普通物理对象状态的子类；

·功能系统状态（FunctionalSystemState），对于具有特定功能的系统，如车辆、建筑物、交通信号灯等，我们可以使用该子类更准确地进行建模。它是系统状态的子类；

·终身系统（WholeLifeSystem），表示系统整个生命周期中的状态。它是终身普通物理对象的子类；

·终身功能系统（WholeLifeFunctionalSystem），对于具有特定功能的系统，如从制造到拆卸这一完整过程中的车辆，我们可以使用该子类更准确地进行建模。它是终身系统的子类。

用于描述系统组件的子类

从描述对象具体功能的角度来看，主要包括以下内容：

·系统组件状态（SystemComponentState），包括系统组件的终身状态或时间段状态。系统组件在物理层面可以被替换，但功能和身份不会改变，因此它不属于普通物理对象。前面提到的道路交通系统中的标志牌就是系统组件；

·功能系统组件状态（FunctionalSystemComponentState），对于具有特定功能的系统组件，如车辆系统中的发动机，我们可以使用该子类更准确地进行建模。它是系统组件状态的子类；

·终身系统组件（WholeLifeSystemComponent），表示系统组件整个生命周期中的状态。它是系统组件状态、终身物理对象的子类；

·终身功能系统组件（WholeLifeFunctionalSystemComponent），对于具有特定功能的终身系统组件，如路口中的交通信号灯，我们可以使用该子类更准确地进行建模。它是终身系统组件的子类；

·已安装对象（InstalledObject），表示系统中从安装到移除期间的物理对象。比如，当标志牌位于公路系统时，属于已安装对象；当它被拆除后，就不再属于已安装对象；只有取代它的新标志牌才属于已安装对象。它是普通物理对象状态和系统组件状态的子类；

·已安装的功能系统组件（InstalledFunctionalSystemComponentState），表示功能系统组件的位置上已安装的实际物理对象。同一功能系统组件可能对应不同已安装的功能系统组件。它是功能系统组件状态和已安装对象的子类。

举个栗子？

下面的例子说明了如何用功能系统组件状态类和普通物理对象状态类描述交通信号灯。

在这里交通信号灯具有两层身份：

·道路交通系统的组件，即功能系统组件状态类的成员；

·具有质量、颜色等一系列属性的物理对象，即普通物理对象状态类的成员。

在交通基础设施系统中，交通信号灯属于功能系统组件。在该组件的对应位置，可以先后安装不同型号、不同生产日期的交通信号灯（即普通物理对象），但该组件在交通基础设施系统中的功能和身份不随它所对应的普通物理对象而变化。