9) Ontologias

8/22/2019 9) Ontologias

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ONTOLOGIAS

Andr Desessards Jardim

Universidade Catlica de Pelotas

Centro PolitcnicoMini Curso Web Semntica

Ontologias so utilizadas em inteligncia artificial, Web Semntica, engenharia de

software, arquitetura da informao e em diversas outras reas da Informtica, como uma

forma de representao de conhecimento sobre o mundo ou alguma parte deste. A sua

utilizao tem como objetivo estruturar de forma organizada as informaes de um

determinado domnio de conhecimento e refletir um entendimento semntico de situaes do

mundo real.

Hendler (2001) apresenta a seguinte definio: "Uma ontologia uma especificao

formal e explcita de uma conceitualizao compartilhada". Onde: "formal"significa legvel paracomputadores; "especificao explcita" diz respeito a conceitos, propriedades, relaes,

funes, restries, axiomas, explicitamente definidos; "compartilhado" quer dizer

conhecimento consensual; e "conceitualizao" diz respeito a um modelo abstrato de algum

fenmeno do mundo real. A conceitualizao formada por um vocabulrio controlado que

arranjado hierarquicamente e atravs de relaes entre conceitos, como nas taxonomias e

tesauros. Uma conceitualizao uma viso abstrata e simplificada do mundo que se deseja

representar.

Os computadores necessitam ter acesso a colees estruturadas de informaes

(dados e metadados) e de conjuntos de regras de inferncia que auxiliem no processo dededuo automtica para que seja administrado o raciocnio automatizado, ou seja, a

representao do conhecimento Dziekaniak et al. (2004).

Estas regras so especificadas atravs de ontologias, as quais permitem representar

explicitamente semntica dos dados. Atravs dessas ontologias torna-se possvel a

elaborao de uma enorme rede de conhecimento humano, complementando o processamento

da mquina, alm de melhorar qualitativamente o nvel de servios na Web.

Em Hinz (2006), apresentada uma lista com as principais vantagens da utilizao de

ontologias na Cincia da Computao:

Ontologias fornecem um vocabulrio para representao do conhecimento.

Esse vocabulrio possui uma conceitualizao que o sustenta, evitando assim

interpretaes ambguas do mesmo.

Ontologias permitem o compartilhamento de conhecimento. Caso exista uma

ontologia que modele adequadamente certo domnio de conhecimento, a

mesma pode ser compartilhada e ulitizada por pessoas que desenvolvam

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aplicaes dentro desse domnio.

Fornece uma descrio exata do conhecimento. Ao contrrio da linguagem

natural em que as palavras podem possuir semntica totalmente diferente

conforme o seu contexto, a ontologia, por ser escrita em linguagem formal,

no deixa espao para a diferena semntica existente na linguagem natural.

possvel fazer o mapeamento da linguagem da ontologia sem que com isso

seja alterada a sua conceitualizao, ou seja, uma mesma conceitualizao

pode ser expressa em vrias lnguas.

Pode ser possvel estender o uso de uma ontologia genrica de forma a que

ela se adapte a um domnio especfico.

Segundo Schiessl (2007), uma ontologia projetada levando-se em conta os

propsitos da rea de atuao e aplicao e, enfatizado por Gruber (1993), algumas

caractersticas relevantes devem ser consideradas no seu planejamento, como se segue:

Clareza: as definies devem ser objetivas e, quando vivel, completas.

prefervel que uma definio seja declarada atravs de axiomas lgicos. Todas as

definies devem ser documentadas em linguagem natural.

Coerncia: uma ontologia deve permitir inferncias que sejam consistentes com as

definies.

Extensvel: uma ontologia deve permitir que novos termos sejam definidos, para

usos especiais, baseados no vocabulrio existente, de maneira que no seja

necessria a reviso das definies j existentes.

Mnimo vis de codificao: a conceituao deve ser especificada no mbito do

conhecimento, ou seja, a escolha da representao no deve se basear somente

na convenincia da notao ou implementao.

Mnimo compromisso ontolgico: uma ontologia deve necessitar de um

compromisso ontolgico apenas o suficiente para permitir que as atividades de

compartilhamento do conhecimento esperadas aconteam.

Existem diverso tipos de ontologias, que de acordo com seu grau de genericidade,

podem ser classificadas como (Gomes-Perez, 1999):

Ontologias de representao: definem as primitivas de representao frames,axiomas, atributos e outros de forma declarativa;

Ontologias Gerais: trazem definies abstratas necessrias para a compreenso

de aspectos do mundo, como tempo, processos, papis, espao, seres, coisas, etc;

Ontologias Centrais ou Genricas: definem os ramos de estudos de uma rea e/ou

conceitos mais genricos e abstratos desta rea. Por exemplo, regras bsicas do



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direito;

Ontologias de Domnio: tratam de um domnio mais especfico de uma rea

genrica de conhecimento, como direito tributrio, microbiologia, etc;

Ontologias de Aplicao: procuram solucionar um problema especfico de um

domnio, como identificar doenas do corao, a partir de uma ontologia dedomnio de cardiologia.

Ainda de acordo com Gmez-Perez (1999), existe ainda outra classificao para

ontologias, aplicveis apenas para as duas ltimas citadas acima. So elas:

Ontologias de tarefas: descrevem tarefas de um domnio como processos,

planos, metas, escalonamentos, etc com uma viso mais funcional, embora

declarativa, de um domnio;

Ontologias de domnio: tem uma viso mais epistemolgica do domnio, focando

nos conceitos e objetos do universo discurso.

Ontologias so muito importantes na Web Semntica. Segundo Berners-Lee et al.

(2001) e citado em Jorge (2005), as ontologias tpicas para a Web tm uma taxonomia e um

conjunto de regras de inferncia. A taxonomia define classes de objetos e relaes entre eles.

Pode-se expressar um grande nmero de relaes entre entidades assinalando propriedades

para as classes e permitindo que subclasses herdem suas propriedades. Regras de inferncia

fornecem poder adicional s ontologias.

Os portais podem se favorecer do uso de ferramentas baseadas em ontologias e da

marcao semntica das pginas da Web de vrias maneiras. Berners-Lee et al. (2001), citado

em Jorge (2005), afirma que as ontologias podem aumentar a funcionalidade da Web dasseguintes formas:

Podem ser usadas de uma maneira simples para melhorar a eficcia de

pesquisas na Web. O programa pesquisador olha hoje apenas para as pginas

que contm o termo preciso, ao invs de olhar para todas aquelas que usam

termos equivalentes;

Pginas podem ser direcionadas para outras pginas, cuja ontologia define

como informaes relacionadas. As informaes so processadas e podem ser

usadas para responder questes que normalmente exigiriam interveno de

um humano

Adicionalmente, as marcaes com significados especficos tornam mais fcil o

desenvolvimento de programas de software que podem responder a questes

complexas cujas solues no residem em uma pgina Web simples.



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PROTG

O Protg verso 3.1.1 possui uma interface simples, que permite que o

desenvolvimento de ontologias de uma forma no muito. O desenvolvimento de uma ontologia

no Protg consiste basicamente nos seguintes passos: primeiramente definido um esquema

com as classes (class), subclasses (subclass), propriedades e relaes (slots) referentes ao

domnio que se deseja modelar, neste caso do domnio das Redes Sociais.

De acordo com Semprebom (2007), O Protg uma ferramenta que permite construir

ontologias de domnio, personalizar formulrios de entrada de dados, inserir e editar dados,

possibilitando ento, a criao de bases de conhecimento guiadas por uma ontologia. Sua

interface grfica prov acesso a barra de menus e barra de ferramentas, alem de apresentar

cinco reas de visualizao (views) que funcionam como mdulos de navegao e edio de

classes, atributos, formulrios, instncias e pesquisas na base de conhecimento, propiciando a

entrada de dados e a recuperao das informaes.

De acordo com Gmez-Perez (1999), Protg possui as seguintes caractersticas:

A linguagem axiomtica PAL (Protg AxiomaticLanguage)

A gerao de arquivos de sada alterveis. Atualmente podem ser criados

classes e instncias em CLIPS - a base de conhecimento gerada

nativamente para esse motor de inferncia

Uma excelente interface para entrada de conhecimento, incluindo um gerador

automtico de formulrios para as classes definidas, admitindo ainda a

reposio da interface original por componentes mais adequados aplicaes

especficas. Esta interface facilita sobremaneira o gerenciamento de

conhecimento de uma ou mais ontologias.

Sua interface grfica, como exibida na figura 1, prov acesso barra de menus e barra

de ferramentas, alm de apresentar cinco reas de visualizao (views) que funcionam como

mdulos de navegao e edio de classes, atributos, formulrios, instncias e pesquisas na

base de conhecimento, propiciando a entrada de dados e a recuperao das informaes

(Gmez-Perez, 1999). . Esta interface permite que especialistas sobre um determinado

domnio, modelem sua rea de conhecimento de uma maneira fcil e natural.



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FIGURA 1 - Interface Software Protg verso 3.1.1

De acordo com Wikipedia (2008), a plataforma Protg possui duas principais formas

de modelagem de Ontologias:

O editor de Frames do Protg. Permite ao usurio construir e preencher

ontologias que so baseadas em frames de acordo com o protocolo OKBC(Open Knowledge Base Connectivity). Neste modelo, uma ontologia consiste

em um conjunto de classes organizadas em uma classificao hierrquica para

representar os conceitos importantes de um domnio, um conjunto de slots

associados com as classes para descrever suas propriedades e

relacionamentos, e um conjunto de instncias destas classes - exemplares

individuais dos conceitos que contm valores especficos para as suas

propriedades.

O editor OWL do Protg. Permite aos usurios construir ontologias para a

Web Semntica, em especial utilizando a linguagem OWL especificada pelaW3C. Uma ontologia desenvolvida em OWL pode incluir descries de classes,

propriedades e suas instncias. Dada uma determinada ontologia, a semntica

formal da OWL especifica como derivar suas conseqncias lgicas, isto ,

fatos que no esto explicitamente presente na ontologia, mas conferida pela

semntica.



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REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS

Berners-Lee, T., Hendler, J., and Lassila, O., The Semantic Web, Scientific American, 284(5),pp.34-43, 2001(5).

Dziekaniak, G. V., Kirinus, J. B., Web Semntica. Enc. Bibli: R. Eletr. Bibliotecon. Ci. Inf.,Florianpolis, n.18, 2 sem. Disponvel por WWW em http://www.encontros-bibli.ufsc.br/Edicao_18/2_Web_Semantica.pdf, 2004

Gomes-Perez, A., Tutorial on Ontological Engineering, Internacional Joint Conference onArtificial Intelligence IJCAI, 1999.

Hinz, V. T. Proposta de Criao de uma Ontologia de Ontologias. Trabalho Individual I,Programa de Ps-Graduao em Informtica, Centro Politcnico, Universidade Catlica dePelotas, dezembro de 2006.

Hendler, J.Agents and the SemanticWweb. IEEE Intelligents Systems, mar./abr. 2001.

JORGE, A. M. Ontologias no Suporte a Portais Semnticos. Dissertao de Mestrado,Programa de Ps-Graduao em Cincia da Informao, Escola de Cincia da Informao,Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, junho de 2005.

schiessl, j. m., Ontologia: O Termo e a Idia. Departamento de Cincia da Informao, UFSC.Encontros Bibli: Revista Eletrnica de Biblioteconomia e Cincia da Informao; Vol. 12, No24, 2007. Disponvel por WWW em http://redalyc.uaemex.mx/redalyc/pdf/147/14702412.pdf

Semprebom, T., Mendona I., Camada M. Ontologias e Protg. Artigo apresentado naDiscilpina de Inteligncia Artifical Aplicada a Controle e Automao. Curso de Ps-Graduao em Engenharia de Automao e Sistemas, Universidade Federal de SantaCatarina. 2007. Disponvel por WWW em http://www.das.ufsc.br/~gb/pg-ia/Protege07/ontologias.pdf


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