Anais do IX Workshop de Teses e Dissertações em Sistemas de ...

Anais do IX Workshop de Teses e Dissertações em Sistemas de InformaçãoCastelmar Hotel – Florianópolis/SC – 17 a 20 de maio de 2016

XII Simpósio Brasileiro de Sistemas de Informação

Promoção Organização Patrocínio Apoio

IX Workshop de Teses e Dissertações em

Sistemas de Informação (WTDSI)

Evento integrante do XII Simpósio Brasileiro de

Sistemas de Informação

De 17 a 20 de maio de 2016

Florianópolis – SC

ANAIS

Sociedade Brasileira de Computação – SBC

Organizadores Carina Friedrich Dorneles

Marco Antônio Pereira Araújo

Frank Augusto Siqueira

Patrícia Vilain

Realização

INE/UFSC – Departamento de Informática e Estatística/

Universidade Federal de Santa Catarina

Promoção

Sociedade Brasileira de Computação – SBC

Patrocínio Institucional

CAPES – Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior

CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico

FAPESC - Fundação de Amparo à Pesquisa e Inovação do Estado de Santa Catarina

Catalogação na fonte pela Biblioteca Universitária

da

Universidade Federal de Santa Catarina

W926a Workshop de Teses e Dissertações em Sistemas de Informação

(9. : 2016 : Florianópolis, SC)

Anais [do] IX Workshop de Teses e Dissertações em Sistemas de

Informação [recurso eletrônico] / Organizadores Carina Friedrich Dorneles

...[et al.] ; realização Departamento de Informática e Estatística/UFSC ;

promoção: Sociedade Brasileira de Computação. – Florianópolis :

UFSC/Departamento de Informática e Estatística, 2016.

1 e-book

Evento integrante do XII Simpósio Brasileiro de Sistemas de Informação

Disponível em: http://sbsi2016.ufsc.br/anais/

Evento realizado em Florianópolis de 17 a 20 de maio de 2016.

ISBN 978-85-7669-320-8

1. Sistemas de recuperação da informação – Congressos. 2. Tecnologia

– Serviços de informação – Congressos. 3. Internet na administração pública

– Congressos. I. Dorneles, Carina Friedrich. II. Universidade Federal de

Santa Catarina. Departamento de Informática e Estatística. III. Sociedade

Brasileira de Computação. IV. Título.

CDU: 004.65

IX Workshop de Teses e Dissetações em Sistemas de Informação, Florianópolis, SC, 17 a 20 de Maio de 2016

III WTDSIIX Workshop de Teses e Dissertações em Sistemas de Informação (WTDSI)Evento integrante do XII Simpósio Brasileiro de Sistemas de Informação (SBSI)17 a 20 de Maio de 2016Florianópolis, Santa Catarina, Brazil.

Comitês

Coordenação Geral do SBSI 2016Frank Augusto Siqueira (UFSC)Patrícia Vilain (UFSC)

Coordenação do Comitê de Programa do WTDSI 2016Carina Friedrich Dorneles (UFSC)Marco Antônio Pereira Araújo (UFJF)

Comissão Especial de Sistemas de InformaçãoClodis Boscarioli (UNIOESTE)Sean Siqueira (UNIRIO)Bruno Bogaz Zarpelão (UEL)Fernanda Baião (UNIRIO)Renata Araujo (UNIRIO)Sérgio T. de Carvalho (UFG)Valdemar Graciano Neto (UFG)

Comitê de Programa Científico do WTDSI 2016

Alcione Oliveira (UFV)André da Silva (IFSP - Hortolândia)Andrea Magdaleno (UNIRIO)Bruno Gadelha (UFAM)Carina F. Dorneles (UFSC)Carlos Vitor de Alencar Carvalho (UEZO)Celia Ralha (UnB)Claudia Cappelli (UNIRIO)Clodis Boscarioli (Unioeste)Cristiano Cervi (UPF)Cristiano Maciel (UFMT)Daniel Kaster (UEL)Daniela Barreiro Claro (UFBA)Deise Saccol (UFSM)Eduardo Borges (FURG)Fernanda Campos (UFJF)Glauco Carneiro (UNIFACS)

Gustavo Semaan (UFF)Heitor Costa (UFLA)Janaina Veiga (CEFET-RJ)José Maria David (UFJF)Marcelo Santos (IF Sudeste MG)Marcelo Schots (UERJ)Marco Antônio Araújo (UFJF/IF Sudeste MG)Regina Braga (UFJF)Renata Araújo (UNIRIO)Renata Galante (UFRGS)Rita Suzana Pitangueira Maciel (UFBA)Sandro Fernandes (IF Sudeste MG)Valéria C. Times (UFPE)Vaninha Vieira (UFBA)Victor Stroele (UFJF)Wander Gaspar (IF Sudeste MG)

Revisor

Rodrigo Gonçalves (UFSC)

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RealizaçãoINE/UFSC – Departamento de Informática e Estatística/ Universidade Federal de Santa Catarina

PromoçãoSBC – Sociedade Brasileira de Computação

PatrocínioCAPES – Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorCNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e TecnológicoFAPESC - Fundação de Amparo à Pesquisa e Inovação do Estado de Santa CatarinaFAPEU - Fundação de Amparo à Pesquisa e Extensão Universitária

ApoioCentro Tecnológico - UFSCPixel Empresa júnior - UFSC

v


Apresentação

O Workshop de Teses e Dissertações em Sistemas de Informação (WTDSI), realizado tradicionalmente em conjunto com XII

Simpósio Brasileiro de Sistemas de Informação (SBSI), é um fórum dedicado à apresentação e discussão de trabalhos de

mestrado e de doutorado em Sistemas de Informação (SI) desenvolvidos nos programas de pós-graduação no Brasil. O seu

objetivo é propiciar um ambiente profícuo para discussões, em que os alunos possam receber avaliações construtivas de seus

trabalhos por pesquisadores experientes em SI e ter acesso a um panorama representativo da pesquisa em SI no país.

Os principais objetivos deste fórum são: (i) contribuir para o enriquecimento, maturidade e lapidação dos trabalhos de estu-

dantes de Pós-Graduação em SI; (ii) estimular a integração e cooperação de pesquisadores da área; (iii) dar maior visibilidade

às pesquisas em andamento, tanto para a comunidade acadêmica quanto para institutos de pesquisa que vêm se estabelecendo

no país; e (iv) estimular a identificação de oportunidades de aplicação das propostas apresentadas nas organizações.

Em sua nona edição, o WTDSI teve um total de 42 submissões, sendo 16 delas aceitas para apresentação, resultando numa

taxa de aceitação de 38%. Dentre as 16 submissões aceitas, foram selecionadas para apresentação 13 propostas de dissertação

de mestrado. Cada submissão foi avaliada por, no mínimo, três revisores. Os trabalhos selecionados apresentam um panorama

da pesquisa nos programas de pós-graduação em SI no Brasil, envolvendo temas e problemáticas atuais e relevantes, que foram

divididas nas seguintes seções de apresentação: Paradigmas de Desenvolvimento de Sistemas de Informação, Sistemas de

Informação para Governo, Sistemas de Informação Inteligentes, Gestão de Processos e Gerenciamento de Projetos. Dos 42

artigos submetidos, 50% são oriundos de Universidades do Sudeste do país, 35,7% são de Universidades do Nordeste do país e

14,3% do Sul do Brasil. Dentre os 16 artigos aceitos, 62,5% são do Sudeste, 31,25% do Nordeste e 6,2% do Sul do país.

A coordenação agradece aos autores dos trabalhos e seus orientadores, por prestigiarem o WTDSI 2016; aos membros do

comitê de programa, pelo tempo dedicado e pelas valiosas contribuições sugeridas aos autores; e à organização geral do SBSI,

por todo o suporte oferecido. Que o WTDSI 2016 seja uma ótima oportunidade de colaboração, com excelentes ideias para

discussões. Aproveitem!

Florianópolis, Maio de 2016.

Carina Friedrich Dorneles (UFSC) e Marco Antônio Pereira Araújo (UFJF)

Coordenação do WTDSI 2016

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Biografia dos Coordenadores do Comitê de Programa do WTDSI 2016

Carina Friedrich Dorneles é professora do Departamento de Informática e Estatística da Uni-versidade Federal de Santa Catarina (INE/UFSC) onde atua como pesquisadora, professora eorientadora nos níveis de IC, graduação, mestrado e doutorado. Atualmente, atua como Coorde-nadora do Programa de Pós-Graduação em Computação da UFSC, Coordenadora do Concursode Iniciação Científica da SBC e Coordenadora do Workshop de Teses e Dissertações de Sis-temas de Informação do SBSI/SBC. Atuou no Comitê Especial de Avaliação da FAPERGS em2016. Concluiu seu doutorado em Ciência da Computação e, 2006, e mestrado em 2000, pelaUniversidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS). Durante o período de doutorado, reali-zou estágio sanduíche na University of Washington, Seattle, EUA. Seus interesses de pesquisaenvolvem Gerenciamento de Dados, Recuperação de Informação e Mineração de Dados comênfase na Web. Coordena e participa de projetos de pesquisa na área, com publicações científi-cas em periódicos e anais de conferência de boa qualidade. Participa também como membro decomitês técnicos de programa conferências e workshops realizados no Brasil e no exterior. Atuoucomo membro do Comitê de Educação da Sociedade Brasileira de Computação entre 2013-2015e como Coordenadora de Fomento e Apoio à Pesquisa na Pró-Reitoria de Pesquisa da UFSC noperíodo de 2012-2013. Em 2005, foi co-idealizadora da Escola Regional de Banco de Dados, eda Sessão de Demos do Simpósio de Banco de Dados. Atua como Editora da Coluna Bits, Bytese Batom da revista eletrônica SBC Horizontes.

Marco Antônio Pereira Araújo é Doutor (2009) e Mestre (1998) em Engenharia de Sistemas eComputação pela COPPE/UFRJ. Especialista em Métodos Estatísticos Computacionais (2006) eBacharel em Matemática com Habilitação em Informática (1993) pela UFJF. Professor Adjuntoda Universidade Federal de Juiz de Fora. Professor do Instituto Federal de Educação, Ciência eTecnologia do Sudeste de Minas Gerais - Campus Juiz de Fora. Professor do curso de Bachare-lado em Sistemas de Informação do CES/JF, da FMG e da USS. Professor do curso de Bachare-lado em Ciência da Computação da FAGOC. Editor da Engenharia de Software Magazine e daInfra Magazine. Avaliador de cursos de graduação em Computação do INEP/MEC.

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Artigos TécnicosST1 - Paradigmas de Desenvolvimento de SI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

Uma abordagem para identificar erros estruturais em SOS modelados em BPMN utilizando π-ADL . . . . . . . . . . . . . . . . 1Leila de Carvalho Costa (UFBA), Rita Suzana Pitangueira Maciel (UFBA), Adolfo Almeida Duran

Towards an Approach to Foster Simplicity in Agile Software Development Projects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4Wylliams Santos (UFPE), Hermano Moura (UFPE)

SMartyMetrics: um Framework de Métricas de Apoio à Avaliação de Arquiteturas de Linha de Produto deSoftware . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8André Felipe Ribeiro Cordeiro (UEM), Edson Oliveira Jr (UEM)

Técnicas de Desenvolvimento Orientado a Modelos no Domínio de Robótica e Robôs Sociais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11Tiago Heineck (UFPE), Jaelson Castro (UFPE), Enyo Gonçalves (UFPE)

ST2 - SI para Governo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

Identificação Automática de Produtos e suas Características em Grandes Volumes de Dados Não Estruturados:Uma Proposta para Portais de Transparência Pública . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14Eduardo de Paiva (UNIRIO), Kate Revoredo (UNIRIO)

Jogos Digitais Para Participação Cidadã em Processos de Prestação de Serviços Públicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17Tadeu M. de Classe (UNIRIO), Renata Araujo (UNIRIO)

Um Método de Elicitação de Requisitos para Ambientes Virtuais de Participação Social . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21Jonas Silva (UNIRIO), Renata Araujo (UNIRIO)

Aplicando Grounded Theory para compreender as dificuldades de Planejamento de TI em Órgãos Federais . . . . . . . . 24Plínio Antunes Garcia (UFPE), Vinicius Cardoso Garcia (UFPE)

ST3 - SI Inteligentes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

Estudo da Representação de Dados para Segmentação das Fases do Gesto usando Aprendizado de Máquina . . . . . . . . 27Ricardo A. Feitosa (USP), Sarajane M. Peres (USP), Clodoaldo A.M. Lima (USP)

Alinhamento Interativo de Ontologias usando Anti-Padrões de Alinhamento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30Jomar da Silva (UNIRIO), Fernanda Araujo Baião (UNIRIO), Kate Revoredo (UNIRIO)

Análise das fases do gesto: a influência do contexto na execução das fases e na indução de modelos deaprendizado de máquina supervisionado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33Jallysson M. Rocha (USP), Sarajane M. Peres (USP), Clodoaldo A.M. Lima (USP)

Fusão de Face e Forma de Andar para Reconhecimento Biométrico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36Edenilton L. Oliveira (USP), Clodoaldo A.M. Lima (USP), Sarajane M. Peres (USP)

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ST4 - Gestão de Processos e Gerenciamento de projetos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

Metas Estratégicas Organizacionais como base para Modelagem de Requisitos não Funcionais deProcessos de Negócio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39Adson do Carmo (USP), Marcelo Fantinato (USP)

Uma Plataforma para Análise e Recomendação de Modelos de Processos Intensivos em Conhecimento . . . . . . . . . . . . . 42Pedro Henrique Piccoli Richetti (UNIRIO), Fernanda Araujo Baião (UNIRIO)

Project management best practices for cyber-physical system development . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46Filipe Palma (USP), Marcelo Fantinato (USP)

A Recommendation System of Reuse Opportunities based on Lexical Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49Johnatan Oliveira (UFMG), Eduardo Figueiredo (UFMG)

Index of Authors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52

ix

Uma abordagem para identificar erros estruturais em SOSmodelados em BPMN utilizando Pi-ADL

Alternative Title: An approach for detecting structural errors in SOS modeled asBPMN using Pi-ADL

Leila de Carvalho CostaUniversidade Federal da Bahia

Salvador, [email protected]

Rita Suzana PitangueiraMaciel

Universidade Federal da BahiaSalvador, Bahia

[email protected]

Adolfo Almeida DuranUniversidade Federal da Bahia

Salvador, [email protected]

RESUMOSistema de Sistemas (SOS) e um conjunto de sistemas inde-pendentes e interdependentes funcionando em conjunto paraalcancar um objetivo comum. A Business Process ModelingNotation (BPMN) e um padrao para modelar fluxos de pro-cessos de negocio. A BPMN em SOS coordena e sincronizaprocessos de negocios que pertencem a este conjunto. Nosmodelos escritos nessa notacao podem ocorrer erros estrutu-rais, como deadlocks e livelocks, que no decorrer da execu-cao ocasionam o funcionamento inadequado dos processos deum SOS. A ausencia de uma semantica formal desses mo-delos torna mais difıcil a identificacao desses erros. Nestetrabalho, propomos uma abordagem baseada na Linguagemformal π-ADL para detectar erros estruturais em porcessosde um SOS modelados em BPMN.

Palavras-ChaveSOS, Sistema de Sistemas, BPMN, Modelagem de Processosde Negocio, π-ADL, deadlocks, livelocks.

ABSTRACTSystem of Systems (SOS) is a set of independents and inter-dependents systems working together to achieve a commongoal. The Business Process Modeling Notation (BPMN) isa standard to model business process flow. The BPMN inSOS coordinates and synchronizes business processes thatbelongs to this set. In models written in the notation mayoccur structural errors such as deadlock and livelock, whichcauses the improper working of the processes of SOS duringthe execution. The absence of formal semantics of these mo-dels makes the identification of these errors more difficult.In this paper, we propose an approach based in the π-ADLformal language for detecting structural errors in SOS mo-deled as BPMN.

Permission to make digital or hard copies of all or part of this work forpersonal or classroom use is granted without fee provided that copies arenot made or distributed for profit or commercial advantage and that copiesbear this notice and the full citation on the first page. To copy otherwise, torepublish, to post on servers or to redistribute to lists, requires prior specificpermission and/or a fee.SBSI 2016, May 17th-20th, 2016, Florianópolis, Santa Catarina, BrazilCopyright SBC 2016.

Categories and Subject DescriptorsC.4 [Performance of Systems]: Modeling techniques; D.2.11 [Software Engineering]: Software Architectu-res—Languages (e.g., description, interconnection, defini-tion); F.4.3 [Mathematical Logic and Formal Langua-ges]: Formal Languages—Algebraic language theory

General TermsSoftware Engineering

KeywordsSOS, System of Systems, BPMN, Business Process Mode-ling, π-ADL, deadlocks, livelocks.

1. INTRODUÇÃOUm sistema de sistemas (SOS) [5, 3] pode ser considerado

como uma composicao de outros sistemas complexos e inde-pendentes, que interagem entre si para atingir um objetivocomum. Estes sistemas sao selecionados e compostos pos-sivelmente em tempo de execucao para formar um sistemamais complexo [1]. Buscando facilitar sua utilizacao e enten-dimento, existem varias formas e notacoes para se modelarprocessos de um SOS, dentre elas esta a Business ProcessModeling Notation (BPMN) [10]. A BPMN em SOS e uti-lizada para coordenar e sincronizar processos de negociosautomatizados e ajudam a descrever os sistemas, produtos,layout de servicos interno e a sua posicao em relacao um aooutro [4].

Business Process Modeling Notation (BPMN) surgiu comouma notacao padrao para expressar os modelos de processosde negocios, mas a falta de uma semantica formal corroborapara a perpetuacao de erros de sintaxe e estruturais [2] quefazem o modelo de processo de negocios parar de funcio-nar corretamente. Enquanto erros de sintaxe exigem menosesforcos para serem verificados, os erros estruturais normal-mente precisam de uma analise complexa para encontra-los.

A fim de verificar a estabilidade dos Sistemas de Siste-mas modelados utilizando BPMN, temos que verificar to-das as combinacoes possıveis de cadeias de processo, o quenos permite revelar erros de projeto que podem deteriorara operacao. Para isso testaremos um modelo formal, ba-seado na linguagem formal π-ADL, que foi especialmenteconcebida para especificar arquiteturas dinamicas. Neste


1

trabalho, propomos uma semantica formal para verificar omodelo BPMN em tempo de design e auxiliar a identificacaoe a correcao de livelocks e deadlocks que possam ocorrer emtempo de execucao.

O restante deste artigo esta organizado da seguinte forma.Secao 2 apresentamos o problema e na Secao 3 a solucao pro-posta para resolver o problema em questao. Secao 4 descreveo projeto para de avaliacao da solucao. Na secao 5, relata-mos as atividades ja realizadas. Para concluir, resumimos,na secao 6, as principais contribuicoes deste artigo.

2. APRESENTAÇÃO DO PROBLEMAEmbora a BPMN seja muito utilizada como ferramenta

de modelagem de processos de negocios, os modelos criadosusando essa notacao nao estao livres de erros, que podemser erros de sintaxe ou erros estruturais. Os erros de sintaxesao encontrados durante o tempo de design utilizando ferra-mentas de modelagem, por outro lado, os erros estruturaissao os que acontecem durante o tempo de execucao dos pro-cessos, sendo eles os deadlocks e livelocks. Um deadlock, porexemplo, ocorre quando um processo requer processos ante-riores para ser concluıdo, mas um deles nunca e realizado.Esses erros quando ocorrem ocasionam o funcionamento ina-dequado do sistema.

Os erros estruturais sao difıceis de serem detectados e emSOS a questao se potencializa, pois, neste cenario um pro-cesso pode ser composto por um ou varios processos dis-tintos oriundos de diversos sistemas, tornando-se grande ecomplexo demais, o que inviabiliza a deteccao de erros semum apoio automatizado.

3. PROPOSTA DE SOLUÇÃOEste trabalho propoe investigar uma abordagem para iden-

tificar erros que ocorrem em tempo de execucao, como osdeadlocks e livelocks, em Sistema de Sistemas modeladosutilizando a notacao BPMN, a fim de garantir a ausenciadesses erros. Nossa analise consiste na construcao de ummodelo formal da arquitetura, e em seguida, na verificacaodesse modelo em um verificador especıfico para a linguagemπ-ADL (π-Architecture Description Language) [9, 6].

Para formalizar os modelos escolhemos utilizar π-ADL,pois e uma linguagem formal projetada para a especificacaode arquiteturas dinamicas. Alem disso, possui um conjuntode ferramentas de especificacao e verificacao que fornece su-porte para a verificacao automatizada [6]. Devido ao fato deque os erros estruturais sao formados em tempo de execucaoe os SOS serem grandes e complexos demais, faz-se necessa-rio uma linguagem para descricao de arquiteturas dinamicas,e que tenha o suporte de ferramentas de verificacao automa-tica.

Como em [7] e [8] sao descritas abordagens que mostramcomo diagramas de orquestracao (diagrama padrao) BPMNpodem ser descritos em uma linguagem formal, o nosso tra-balho foca na utilizacao no diagrama de coreografia, que eum diagrama proposto na versao BPMN 2.0 [11], que repre-sentam mais fielmente a dinamica da interacao dos compo-nentes de um SOS.

O diagrama de coreografia difere em proposito e compor-tamento da representacao de um diagrama de orquestracao.Enquanto o diagrama de orquestracao define o fluxo das ati-vidades do processo, o diagrama de coreografia tem seu focoprincipal em como processos interagem uns com os outros.

Essas interacoes sao feitas atraves de trocas de mensagensentre os processos do sistema. Apesar das diferencas citadas,o diagrama de coreografia possui as mesmas deficiencias dodiagrama de orquestracao, como a possibilidade de ocultarerros estruturais, que podem ocorrer em tempo de execucao,ocasionando o funcionamento inadequado do sistema.

Nossa abordagem permitira a modelagem visual dos pro-cessos de negocios utilizando o diagrama proposto em BPMN2.0, e sua analise usando π-ADL. Como BPMN carece deuma semantica formal, e necessario realizar um mapeamentoda arquitetura de subconjuntos modelados em BPMN paraos termos de π-ADL. Permitindo assim, especificar o com-portamento do sistema e fazer uso das ferramentas de vali-dacao da especificacao formal e de verificacao para revelar ospossıveis deadlocks e livelocks do projeto, bem como verifi-car outras propriedades como performance e escalabilidade.

4. PROJETO DE AVALIAÇÃO DA SOLUÇÃOA validacao da abordagem proposta sera realizada de acordo

as seguintes as etapas:

• Definicao dos subconjuntos do BPMN a serem forma-lizados: Elaboracao dos cenarios modelados em dia-gramas de coreografia que apresentem deadlocks e li-velocks conhecidos no contexto de SOS, para seremutilizado na experimentacao.

• Definicao das regras de Mapeamento dos elementosBPMN para π-ADL: Consiste na descricao de cadaum dos elementos de modelagem do diagrama de co-reografia em termos de π-ADL e com base nesse ma-peamento, descreve a arquitetura de cada cenario pre-definido.

• Utilizacao de um conjunto de ferramentas de apoio aπ-ADL: para validacao sintatica e semantica da des-cricao da arquitetura, mostrando erros e permitindoassim a deteccao e correcao dos erros e problemas po-tenciais. Apos validacao, realizar a verificacao de todosos cenarios para analisar se os erros presentes em cadaum deles foram detectados.

5. ATIVIDADES REALIZADASJa realizamos a revisao da literatura com objetivo de iden-

tificar os conceitos relevantes na area de BPMN e as tecnicasde deteccao de erros estruturais que serao usadas. Com basena revisao literaria e pelo aspecto dinamico dos SOS, esco-lhemos π-ADL por ser uma linguagem formal especialmenteconcebida para modelar arquiteturas dinamicas.

Estamos elaborando os cenarios modelados em diagramade coreografia contendo deadlocks e livelocks, para seremutilizados na validacao e verificacao. E alguns dos elementosde modelagem ja foram mapeados tendo como base a sintaxede π-ADL.

Alem disso, esta sendo realizado o estudo da ferramentade apoio a π-ADL, desenvolvida e disponibilizada pelo Ar-chWare Team, para validacao da sintaxe dos cenarios, bemcomo a verificacao da especificacao da arquitetura dos mes-mos.

6. CONCLUSÃOEsse trabalho sugere uma abordagem para resolver uma

questao complexa que e detectar possıveis deadlocks e li-velocks que podem ocorrer durante a execucao de um SOS


2

modelado utilizando a notacao BPMN. O metodo propostopretende expressar o modelo BPMN atraves da linguagemformal π-ADL e em seguida, verificar os erros de projeto quepodem prejudicar o sistema. Como resultado, pretendemosestabelecer uma abordagem formal que permita deteccao deerros estruturais nos diagramas de coreografia do processoBPMN, facilitando sua correcao.

7. REFERÊNCIAS[1] N. Karcanias and A. G. Hessami. System of systems

and emergence part 1: Principles and framework. InEmerging Trends in Engineering and Technology(ICETET), 2011 4th International Conference on,pages 27–32. IEEE, November 2011.

[2] O. M. Kherbouche, A. Ahmad, and H. Basson.Detecting structural errors in bpmn process models. InMultitopic Conference (INMIC), 2012 15thInternational, pages 425–431. IEEE, December 2012.

[3] A. J. Krygiel. Behind the wizard’s curtain. anintegration environment for a system of systems.Technical report, DTIC Document, 1999.

[4] D. Luzeaux and J.-R. Ruault. Systems of systems.Wiley Online Library, New York, 2010.

[5] M. W. Maier. Architecting principles forsystems-of-systems. In INCOSE InternationalSymposium, pages 565–573. Wiley Online Library,July 1996.

[6] F. Oquendo. π-adl: an architecture descriptionlanguage based on the higher-order typed π-calculusfor specifying dynamic and mobile softwarearchitectures. ACM SIGSOFT Software EngineeringNotes, 29(3):1–14, May 2004.

[7] F. Oquendo. Formal approach for the development ofbusiness processes in terms of service-orientedarchitectures using pi-adl. In Service-Oriented SystemEngineering, 2008. SOSE’08. IEEE InternationalSymposium on, pages 154–159. IEEE, December 2008.

[8] F. Oquendo. pi-adl for ws-composition: Aservice-oriented architecture description language forthe formal development of dynamic web servicecompositions. In SBCARS, pages 52–66, 2008.

[9] F. Oquendo, I. Alloui, S. Cimpan, and H. Verjus. Thearchware architecture description language: Abstractsyntax and formal semantics. deliverable d1. 1b,archware european rtd project. Technical report,IST-2001-32360, December, 2002.

[10] O. F. A. Specification. Business process modelingnotation specification, 2006.

[11] O. F. A. Specification. Business process model andnotation (bpmn) version 2.0, 2010.


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Towards an Approach to Foster Simplicity in AgileSoftware Development Projects

Wylliams SantosInformatics Center (CIn), Federal University of

Pernambuco (UFPE)Recife, Pernambuco, Brazil

[email protected]

Hermano MouraInformatics Center (CIn), Federal University of

Pernambuco (UFPE)Recife, Pernambuco, [email protected]

ABSTRACTAgile Software Development has proven to be an significantset of methods in boost simplicity issues, but the privationof a framework for applying simplicity may be an impor-tant factor in the lack of success for software developmentprojects in meeting the project’s target and achieving cus-tomer’s satisfaction. Simplicity is, in itself, by far not a sim-ple concept. To address this gap, we propose an approachtowards fostering simplicity in Agile Software Development.Additionally, we present the problem statement, researchgoal, research question and research methodology, includingthe research decision-making structure. Besides, the litera-ture review covering models related to simplicity in differentareas of research are then drawn.

Categories and Subject Descriptorsk.6.3 [Management of Computing and InformationSystems]: Software Management—Software Process; D.2.9[Software Engineering]: Management—Productivity, Pro-gramming Teams, Software Process Models

General TermsAgile Methods, Critical Success Factors

KeywordsSimplicity, Agile Software Development, Methodologies

1. INTRODUCTIONAgile software development represents an alternative to

the heavyweight methodologies. It pus less emphasis on up-front and strict control and relies more on informal collab-oration, coordination, and learning [7]. Besides, agile soft-ware development achieves the organization business goalsthrough the practices, principles, and values focused on peo-ple and interactions, working software, customer collabora-tion, responding to change; and continuous improvement [2].

Permission to make digital or hard copies of all or part of this work forpersonal or classroom use is granted without fee provided that copies arenot made or distributed for profit or commercial advantage and that copiesbear this notice and the full citation on the first page. To copy otherwise, torepublish, to post on servers or to redistribute to lists, requires prior specificpermission and/or a fee.SBSI 2015, May 26th-29th, 2015, Goiânia, Goiás, BrazilCopyright SBC 2015.

These practices embody the adaptability, flexibility and self-organization.

Although agile software development have become essen-tial over the years for organizations, software developmentis a complex endeavor [26]. Moreover, complexity has beingwidely acknowledged as one of the biggest barriers to agileproject’s success [31].

In line with agile manifesto, agile software developmenthas proven to be an important set of methods in promotingsimplicity issues, but yet still, surprisingly, few academicstudies that directly address in simplicity’s area [19] [16] [9].

2. PROBLEM STATEMENTMeyer [19] takes a closer look at the concept of the official

agile principle, which defines simplicity as “the art of max-imizing the amount of work not done”. Meyer affirms thatwho has ever obtained a first solution to a problem of anykind, found it complex, and tried to simplify it. Achievingsimplicity often means adding work, sometimes lots of it.

From this point of view, achieving simplicity is not thesame as minimizing work. Meyer [19] discusses that bothare worthy goals in software engineering, but they arise indifferent contexts and lead to different principles: (i) pro-ponents of rigorous, elegant programming techniques, (ii)avoiding unneeded work which leads to such principles as“Eliminate waste” and “Decide as late as possible” in Lean[23]. These two views meet, but not necessarily in the wayagile authors [2] would like.

Simplicity has been considered an important research topicin Information and Communications Technology (ICT). Ag-ile Software Development has proven to be an important setof methods in promoting simplicity issues, but the lack ofa framework for applying simplicity is an important factorin the lack of success for software development projects inmeeting the project’s target and achieving customer’s satis-faction.

2.1 Research QuestionMotivated by the scenario presented previously, the re-

search question investigated by this thesis is: (RQ) How tomanage the simplicity in order to improve Agile SoftwareDevelopment project’s success?

Based on this general question, the following specific sub-questions emerge as well: (RQ1) How to foster simplicity’smanagement in contexts of Agile Software Development?,and (RQ2) How do simplicity concepts relate to the CriticalSuccess Factors in the context of Agile Software Develop-ment?


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2.2 Research GoalThe goal of this thesis can be stated as: This work pro-

poses an approach to manage simplicity in the context of Ag-ile Software Development in order to improve the project’ssuccess. The approach is supported by the state-of-the-art inAgile Software Development context concerning Simplicity’sunderstanding.

From the general goal, the following specific research goalsare defined (RG1:) to understand the simplicity’s dimen-sions, practices and concepts from the agile team’s perspec-tive, (RG2:) to develop an approach that integrates the cho-sen simplicity’s dimensions and ASD practices, and (RG3:)to evaluate the proposed approach in the industrial scenario.

3. METHODOLOGYSeveral factors make empirical research in Software Engi-

neering particularly challenging as it requires studying notonly technology but its stakeholders’ activities while draw-ing concepts and theories from social science [32]. Severalresearchers [27] [29] [30] [8] [24] [5] have addressed the chal-lenges in selecting an appropriate research method in empir-ical software engineering research in the last two decades.

In this sense, this work adopts the decision-making struc-ture containing a number of decision points, each one ofthem representing a specific aspect on empirical softwareengineering research [32]. The decision-making structureaims to support researchers by providing a foundation ofknowledge about empirical software engineering research de-cisions, in order to ensure that researchers make well-foundedand informed decisions about their research designs and theunderlying research process to (i) understand the interrela-tionship of the main components of research; (ii) avoid con-fusion when discussing the logic behind the research designor assumptions that have been made (iii) be able to presentthe research results with confidence and being able to per-suade the reader of its conclusions, (iv) be able to complyresearch standards (v) be able to understand and put otherresearchers’ work in context.

Figure 1 shows the decision points outlining the structureof the decision process during study design. The decisionpoints are logically ordered from left to right. Initially, thedecision making-structure shows the starting point (bull’seye), the identification of the research question. After thisstage, the decision point involve selection of (DP1) researchoutcome (basic), (DP2) research logic (inductive), (DP3)research purpose (exploratory), (DP4) research approach(interpretivist), (DP5) research process (mixed approach),(DP6) research methodology (design science), (DP7) datacollection methods (archival literature, interviews and ex-pert review) and (DP8) data analysis methods (thematicanalysis and statistical analysis). Finally, the research in-corporates the industrial case study in order to state thevalidation, refine and consolidate the proposed framework.

4. THEORETICAL BACKGROUNDSimplicity principles have been proposed in various forms

by theologians, philosophers, and scientists, from ancientto modern times. There is a widespread philosophical pre-sumption that simplicity is a theoretical virtue [1] [10].

Several works [9] [17] [18] analyze simplicity in the con-text of Information and Communications Technology. Sometendencies related to simplicity in the context of products

Figure 1: Research paths through the researchdecision-making structure

are described in the polemic paper entitled “Simplicity isHighly Overrated” by Norman [22]. Norman believes thatless is better, but in the meantime, he argues that marketingexperts know that purchase decisions are influenced by fea-ture lists. Products which have an extensive list of featuresand are fundamentally more complex are preferred. Besides,Norman emphasizes that even if the buyers realise they willprobably never use most of the features and, perhaps, thesefeatures will confuse the buyers more than helping them,they still prefer them.

The findings resulted from a Systematic Literature Reviewand direct interaction with experts (individual interviewsand focus group) in the area of ICT [9] [16] give evidencethat the community of researchers and practitioners believethat the philosophy of simplicity is strategically important,yet still insufficiently understood.

Based on the evolution of Project Management (PM) think-ing, Moura and Skibniewski [20] [21] presented the SoftwareProject Framework (SPF), composed of disciplines, princi-ples and dimensions in order to verify how project manage-ment and related research have evolved over the years andto identify related trends. Simplicity is one of the 14 dimen-sions (directions) for advancing research proposed by theSPF. Moura and Skibniewski consider the agile methods asa promising approach to this dimension.

According to Dingsøyr et al. [6], the articulation of theAgile Manifesto in 2001 has brought unprecedented changesto the software engineering field. The Agile Manifesto is astatement of values and principles that describe the variousagile processes [2] [26], as follows: (i) Individuals and inter-actions over processes and tools, (ii) Working software overcomprehensive documentation, (iii) Customer collaborationover contract negotiation, (iv) Responding to change overfollowing a plan.

In order to satisfy these values, some principles1 should berespected, among them, the principle that “Simplicity, theart of maximizing the amount of work not done – is essen-tial”. In the available literature, various methods proposeagility in their definitions, aiming to find efficient ways fordeveloping software of quality across an agile developmentprocess.

According to Jobs [12], “you have to work hard to get yourthinking clean to make it simple” - simple can be harderthan complex. From this point of view, achieving simplicity

1http://agilemanifesto.org/principles.html


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Figure 2: Conceptual Framework of Simplicity inAgile Software Development

is not the same as minimizing work. Meyer [19] discussesthat both are worthy goals in software engineering, but theyarise in different contexts and lead to different principles:(i) proponents of rigorous, elegant programming techniques,(ii) avoiding unneeded work which leads to such principlesas“Eliminate waste”and“Decide as late as possible” in Lean[23]. These two views meet, but not necessarily in the wayagile authors [2] would like.

5. PROPOSED APPROACH AND NEXT STEPSOur approach proposes four simplicity perspectives in the

context of Agile Software Development, such as agile team,product, customer and process. Conforming to Margaria[16] there are many perspectives on the concept of simplic-ity for example, simplicity can be related to size as in thenumber of components a system possesses. It can also reflectthe amount of effort a user of the system has to expend touse the system or the level of effort and amount of knowledgeto understand the system.

In the context of the present study, we are particularlyinterested in proposing a coherent approach of interrelatedfundamental directions fostering simplicity in the contextof Agile Software Development. Initially, our framework iscomposed by several dimensions that leads to simplicity inthe context of Agile Software Development, such as: reduc-tion, orthogonality, time, structure, communication, organi-zation, decomposition and so on.

Figure 2 provides an overview of the conceptual frame-work illustrating the nature and relationships between thedifferent components of the pyramid. The pyramid is re-volving around Agile Manifesto, Dimensions of Simplicityand Critical Success Factors (CSF), as its cornerstones. Thephilosophical concept of simplicity is considered as the cen-ter or as the core part of the framework. It is set up andinspired by Egyptian pyramids, certainly one of the mostperfect and extraordinary shapes created by humans [25].Humbert and Price [11] argued that the regular tetrahe-dron, comprising only four equilateral triangles, has at leastas forte a claim to simplicity and symmetry. Analogously,these are the main characteristics of our pyramid.

The basis of the pyramid lists the Agile Manifesto andDimensions of Simplicity. The Agile Manifesto unifies and

establishes a common set of values and principles for all ofthe agile methodologies, including the tenth principle thataddresses simplicity as essential “the art of maximizing theamount of work not done”. The Dimensions of Simplicity’striangle identify the structures and aspects that lead to sim-plicity.

On the top of the pyramid, Critical Success Factors - arethe factors that must be present for the agile project to besuccessful. In this sense, we believe that the simplicity di-mension affects and is related to some Critical Success Fac-tors [3] [28]. The core (center) of the pyramid, extracts theessence of simplicity according to the philosophical concept.

Additionally, relationships between the components of thepyramid are not stated in a linear/sequential way. Essen-tially, they must be present in order to keep the spirit ofsimplicity.

Thus, if well analyzed, the simplicity dimension could leadto increasing the success rates of the Agile Project. Thisnew way of dealing with simplicity in the context of AgileSoftware Development requires the capacity to rethink theunderlying competences under a different image of project,demanding a new team’s mindset in order to further boostthe success of the projects with focus on simplicity.

As a partial result of the work presented in this thesis,the following main contributions can be highlighted: (i) anoverview of the key concepts in the field of simplicity, withemphasis on the Agile Software Development aspects; (ii) asurvey [14] performed with practitioners from the Europeanand American companies, besides researchers from the Lero,the Irish Software Research Centre2, in order to understandthe aspects of Simplicity in Agile Software Development; (iii)an initial conceptual framework in underlying simplicity def-inition from the Agile Team’s perspective; (iv) a focus groupperformed with Brazilian practitioners and researchers in or-der to refine and evaluate the conceptual framework under-lying simplicity definition from Agile Team’s perspective;

As the next steps and statements of future contributions,our schedule proposes: (i) a Systematic Literature Review(SLR) [13] in order to understand the challenges and op-portunities of Simplicity management, as well as to identifyresearch gaps and the road ahead; (ii) the establishmentof an approach to simplicity management in Agile SoftwareDevelopment; and, (iii) the evaluation of the proposed ap-proach.

6. CONCLUDING REMARKSThere are difficulties in defining simplicity and its impact

on IT development and use. Moreover there are difficultiesin defining what happens when simplicity is not present [15][18].

Agile software development emerged as a popular paradigmand agile methods became the most software developmentin software industry. Besides, agile methods provide ways todevelop software which place emphasis on people and theircreativity [4], yet some theoretical concepts are still insuffi-ciently understood by practitioners and researchers. In thiscontext, we believe that it is important to develop an ap-proach to support the agile team in order to foster simplicityin Agile Software Development.

2http://www.lero.ie


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AcknowledgementsThe authors would like to acknowledge the Brazilian Na-tional Research Council (CNPq) and University of Pernam-buco (UPE) for their support during this research.

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SMartyMetrics: um Framework de Métricas de Apoio à Avaliação de Arquiteturas de Linha de Produto de Software

Alternative Title: SMartyMetrics: a Metrics Framework for Supporting Software Product Line Architecture Evaluation

André Felipe Ribeiro Cordeiro Departamento de Informática (DIN) Universidade Estadual de Maringá

(UEM) [email protected]

Edson OliveiraJr Departamento de Informática (DIN) Universidade Estadual de Maringá

(UEM) [email protected]

RESUMO Linha de Produto de Software (LPS) é uma abordagem de reuso que considera a combinação de artefatos relacionados a um domínio de aplicação. Entre os principais artefatos está a arquitetura de LPS (Product Line Architecture - PLA), que influencia na geração dos produtos. Essa característica da PLA exige que a mesma seja avaliada de forma quantitativa e qualitativa, durante todo o ciclo de desenvolvimento/manutenção/evolução da linha. Métodos de avaliação de PLAs são apresentados na literatura. Entre todos esses métodos, existem aqueles que consideram a aplicação de métricas para avaliar a PLA. Ao definir e utilizar métricas, é importante garantir que tais métricas representem características relevantes para a avaliação. Diante disso, esse trabalho apresenta a proposta de um framework de métricas para apoiar a avaliação de PLAs. Esse framework deve definir um conjunto de métricas para determinados atributos de qualidade, considerando variabilidades e um modelo/norma de qualidade, tal como a ISO/IEC 9126 e/ou ISO/IEC 25010.

Palavras-Chave Atributos de Qualidade; Avaliação de Arquitetura de Linha de Produto; Linha de Produto de Software; Métricas; Modelos de Qualidade.

ABSTRACT Software Product Line (SPL) is a reuse approach that combines artifacts related to an application domain. Amongst the key artifacts is the SPL architecture (Product Line Architecture - PLA), which impacts in the generation of products. This characteristic of a PLA requires it to be evaluated quantitatively and/or qualitatively, throughout the development/ maintenance/evolution cycle of the SPL. Literature presents several PLA evaluation methods. Amongst all these methods, there are those, which take into consideration the application of

metrics to for such evaluation. By defining and using metrics, it is important to ensure that such metrics represent relevant characteristics for evaluation. Therefore, this work presents a proposal of a metrics framework to support the evaluation of PLAs. This framework should define a set of metrics for quality attributes, considering variability and quality models such as ISO/IEC 9126 and/or ISO/IEC 25010.

Categories and Subject Descriptors D.2.8 [Metrics]: Product metrics.

General Terms Management, Measurement, Experimentation, Standardization.

Keywords Quality Attributes; Product Line Architecture Assessment; Software Product Line; Metrics; Quality Models.

1. INTRODUÇÃO Linha de Produto de Software (LPS) é uma abordagem de

reuso sistemático e planejado de artefatos de software, em um domínio de aplicação. Os artefatos de uma LPS podem ser comuns (relacionados ao domínio) ou variáveis (não relacionados ao domínio) [4].

A variabilidade (sinônimo para artefato variável) pode ser entendida como um mecanismo que diferencia os produtos de uma LPS, sendo descrita por pontos de variação e variantes. Os pontos de variação são locais que contém decisões de projeto ainda não resolvidas e as variantes são possíveis alternativas de solução de um ponto de variação [14].

Os produtos de uma LPS são desenvolvidos por meio da instanciação de artefatos, presentes em uma infraestrutura denominada núcleo de artefatos. Um dos artefatos mais importantes de uma LPS presente nesse núcleo é a arquitetura (Product Line Architecture - PLA) [14].

A PLA permite abstrair as arquiteturas dos possíveis produtos de uma LPS, sendo fundamental para o sucesso/fracasso da abordagem. A literatura apresenta diferentes métodos de avaliação de PLAs, tais como o Holistic Product Line Architecture Assessment (HoPLAA) [11] e o Systematic Evaluation Method for UML-based Software Product Line Architectures (SystEM-PLA) [13] [14]. No SystEM-PLA por

Permission to make digital or hard copies of all or part of this work for personal or classroom use is granted without fee provided that copies are not made or distributed for profit or commercial advantage and that copies bear this notice and the full citation on the first page. To copy otherwise, or republish, to post on servers or to redistribute to lists, requires prior specific permission and/or a fee. SBSI 2016, May 17–20, 2016, Florianópolis, Santa Catarina, Brazil. Copyright SBC 2016.


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exemplo, a avaliação de PLAs permite a aplicação e coleta de métricas, que podem auxiliar na verificação de determinadas características da PLA [15].

Ao definir e utilizar métricas na avaliação, é importante garantir que tais métricas estejam relacionadas com os propósitos definidos. A definição do(s) propósito(s) pode ser realizada por meio da abordagem Goal Question Metric (GQM) [2]. O GQM estrutura a associação entre objetivos (goals), questões (questions) e métricas (metrics) em uma avaliação.

A definição das métricas pode ser realizada considerando Modelos de Qualidade (MQ) ou Normas de Qualidade (NQ). Os modelos/normas especificam um conjunto de atributos, também conhecidos como Atributos de Qualidade (AQ). São exemplos de AQ, a Manutenibilidade [1], a Complexidade [9] e a Extensibilidade [12].

A aplicação da abordagem GQM, em conjunto com MQ/NQ, AQ e métricas pode auxiliar na avaliação de PLAs. Neste caso, a avaliação poderia considerar determinados AQ, que estejam relacionados tanto com MQ/NQ, quanto com métricas específicas. Apesar das evidências sobre esses potenciais benefícios, poucos trabalhos que consideram MQ/NQ, AQ e métricas no contexto de PLA e/ou LPS, foram encontrados na literatura.

Diante disso, este trabalho apresenta a proposta de um framework de métricas para apoiar a avaliação de PLAs modeladas em Unified Modeling Language (UML). Além de considerar as variabilidades da PLA e os AQ definidos na norma ISO/IEC 9126 [7] ou ISO/IEC 25010 [8], esse framework também considera a aplicação da abordagem GQM.

2. APRESENTAÇÃO DO PROBLEMA Dada à importância de uma PLA para a adoção de LPS, é

importante que tal artefato seja avaliado de forma quantitativa e qualitativa. As métricas auxiliam nas análises quantitativas e qualitativas, além das análises de trade-offs [14].

Um mapeamento sistemático foi realizado com o objetivo de verificar e analisar medidas, métricas e frameworks de medição/avaliação, no contexto de PLA e LPS. Deste mapeamento, extraiu-se um número extenso de medidas e métricas, entretanto, percebeu-se também um número reduzido de medidas e métricas específicas para PLA, se comparado ao total de medidas e métricas extraídas.

Outra característica observada no mapeamento foi o número reduzido de trabalhos que consideram a associação entre MQ/NQ, AQ e métricas, na avaliação de PLAs e de outros artefatos de uma LPS. Dos trabalhos selecionados, destaque para o trabalho de Her et al. [6], que apresenta um framework para avaliação de ativos centrais (core assets) de uma LPS. Esse framework associa de forma parcial, AQ selecionados da norma ISO/IEC 9126, com métricas específicas para tais AQ. Apesar da associação entre MQ/NQ, AQ e métricas ser uma característica interessante do trabalho, ele não considera exclusivamente PLAs, como é o caso desse trabalho.

Outros trabalhos sobre frameworks de medição/avaliação foram encontrados, porém, esses trabalhos apresentam contextos de aplicação diferentes de LPS, tais como orientação à aspectos [16] e arquitetura de software tradicional [17]. Esses trabalhos apresentam a preocupação com a inserção de AQ na medição/avaliação, entretanto, a associação entre MQ/NQ, AQ e métricas não é explícita, diferente da proposta desse trabalho.

Por fim, foi observado no mapeamento diferentes propósitos que podem motivar a avaliação de uma PLA, desde a otimização [5], até a aplicação de testes de regressão [10]. Em ambos os casos, métricas auxiliaram na avaliação.

3. PROPOSTA DE SOLUÇÃO O framework de métricas proposto neste trabalho deve

considerar a associação entre MQ/NQ, AQ e métricas, para apoiar a avaliação de PLAs. Tal associação, em conjunto com a abordagem GQM, deve possibilitar a consideração de AQ na avaliação. Neste framework, as PLAs devem estar modeladas em UML, de acordo com a abordagem Stereotype-based Management of Variability (SMarty) [3]. SMarty é uma abordagem de gerenciamento de variabilidades para LPSs modeladas em UML, baseada em estereótipos e diretrizes.

A construção do framework está relacionada com a execução das seguintes atividades:

seleção das métricas candidatas a compor o framework. Essas métricas serão extraídas das medidas e métricas observadas no mapeamento sistemático realizado;

organização das métricas por AQ, de acordo com a norma ISO/IEC 9126 [7] ou ISO/IEC 25010 [8];

validação experimental das métricas;

especificação das métricas em Structured Metrics Meta-model (SMM1), um metamodelo estruturado para especificação de métricas definido pelo Object Management Group (OMG2);

estudo, construção conceitual do framework, baseado na abordagem GQM e avaliação experimental do framework;

4. PROJETO DE AVALIAÇÃO DA SOLUÇÃO

As métricas serão validadas por meio de estudos experimentais quantitativos e qualitativos, considerando a estrutura adotada em [9] e [12]. A estrutura adotada em tais estudos considera AQ na avaliação de PLAs.

O framework será avaliado experimentalmente considerando a realização de estudos quantitativos e qualitativos. É planejada a participação de professores/pesquisadores (especialistas) em LPS/PLA. Especificamente sobre os estudos qualitativos, planeja-se aplicar procedimentos de Grounded Theory, como Coding [18].

Após a validação das métricas e avaliação do framework, o mesmo será instanciado para apoiar a avaliação de PLAs. Será exigido tanto na validação, quanto na avaliação, a participação de pessoas qualificadas no contexto de LPSs e PLAs.

5. ATIVIDADES JÁ REALIZADAS Um Mapeamento Sistemático foi realizado para identificar

medidas, métricas e frameworks no contexto de PLA/LPS. Métricas para avaliar a estabilidade de PLAs modeladas em UML foram propostas e validadas experimentalmente. O procedimento experimental considerou a correlação entre a avaliação da estabilidade realizada por participantes e a avaliação da estabilidade fornecida pelas métricas propostas.

Os resultados experimentais iniciais apresentaram uma correlação positiva fraca. Apesar de tais evidências, novos

1 http://www.omg.org/spec/SMM/ 2 http://www.omg.org/


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estudos precisam ser conduzidos a fim de avaliar mais precisamente.

No momento, as métricas candidatas a serem selecionadas/definidas para o framework estão em análise. Ao final da análise, as métricas serão classificadas segundo os AQ presentes na norma ISO/IEC 9126 ou ISO/IEC 25010. Em seguida, as atividades apresentadas na seção de Proposta de Solução serão realizadas.

6. CONCLUSÃO Este trabalho apresentou a proposta de um framework de

métricas de apoio à avaliação de PLAs, considerando a associação entre MQ/NQ, AQ e métricas. A princípio, considera-se os AQ presentes na ISO/IEC 9126 ou ISO/IEC 25010 como potenciais candidatos para o framework.

Em conjunto com a associação mencionada, planeja-se integrar a abordagem GQM ao framework, com o propósito de considerar AQ na avaliação de PLAs, bem como suportar análises de trade-off entre AQ.

A construção deste framework, denominado SMartyMetrics, avançará o estado da arte no que se refere à avaliação de PLAs considerando métricas relacionadas à AQ.

7. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem à Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) pelo apoio financeiro, na realização dessa pesquisa.

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[9] Marcolino, A. S., OliveiraJr, E., Gimenes, I. M. S., and Conte, T. U. Towards Validating Complexity-Based Metrics for Software Product Line Architectures. In: Proceedings of the Brazilian Symposium on Software Components, Architectures and Reuse (SBCARS 2013), Brasília, pp. 69-79, 2013.

[10] Neto, P. A. M. S., Machado, I. C., Cavalcanti, Y. C., Almeida, E. S., Garcia, V. C., Meira, S. R. L. An Experimental Study to Evaluate a SPL Architecture Regression Testing Approach. In: IEEE 13th International Conference on Information Reuse and Integration (IRI), Las Vegas, pp. 608-615, 2012.

[11] Olumofin, F. G. and Misic, V. B. Extending the ATAM Architecture Evaluation to Product Line Architectures. In: Proceedings of the Working IEEE/IFIP Conference on Software Architecture, Washington, pp. 45-56, 2005.

[12] OliveiraJr, E., and Gimenes, I. M. S. Empirical Validation of Product-line Architecture Extensibility Metrics. In: Proceedings of the International Conference on Enterprise Information Systems, Lisbon, pp. 111-118, 2014.

[13] OliveiraJr, E., Gimenes, I. M. S., Maldonado, J. C., Masiero, P. C., and Barroca, L. Systematic Evaluation of Software Product Line Architectures. Journal of Universal Computer Science (JUCS), v. 19, n. 1, pp. 25-52, 2013.

[14] Oliveira Junior, E. A. SystEM-PLA: um Método Sistemático para Avaliação de Arquitetura de Linha de Produto de Software baseada em UML”. 2010. Tese (Doutorado em Ciências de Computação e Matemática Computacional) - Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação, Universidade de São Paulo, São Carlos, 2010.

[15] OliveiraJr, E., Gimenes, I. M. S., and Maldonado, J. C. A Metric Suite to Support Software Product Line Architecture Evaluation. In: XXXIV Conferência Latinoamericana de Informática (CLEI), 2008, Santa Fe. Anais da XXXIV Conferência Latinoamericana de Informática (CLEI), 2008. pp. 489-498.

[16] Sant’anna, C. N., Garcia, A. F., Chavez, C. F. G., Lucena, C. J. P., and Staa, A. “On the Reuse and Maintenance of Aspect-Oriented Software: An Assessment Framework”. In: Proceedings of the 7th Brazilian Symposium on Software Engineering (SBES), 2003. Disponível em: http://www.lbd.dcc.ufmg.br/colecoes/sbes/2003/002.pdf. Acesso em: 07 mar. 2016.

[17] Sant’anna, C., Figueiredo, E., Garcia, A., and Lucena, C. J. P. “On the Modularity of Software Architectures: A Concern-Driven Measurement Framework”. In: Proceedings of the First European Conference on Software Architecture (ECSA´07), pp. 207-224, 2007.

[18] Strauss, A., Corbin, J. Basics of qualitative research: Techniques and procedures for developing grounded theory. 2 ed. Sage Publications, 1998.


10

Técnicas de Desenvolvimento Orientado a Modelos no Domínio de Robótica e Robôs Sociais

Alternative Title: Model-Driven Development techniques for Robotics Domain and Social Robots

Tiago Heineck Instituto Federal Catarinense

Universidade Federal de Pernambuco Cidade Universitária – Recife - PE

[email protected]

Jaelson Castro Universidade Federal de Pernambuco

Centro de Informática Cidade Universitária – Recife - PE

[email protected]

Enyo Gonçalves Universidade Federal do Ceará

Universidade Federal de Pernambuco Cidade Universitária – Recife - PE

[email protected]

RESUMO

Robôs são agentes complexos compostos de diversos sensores e

atuadores que funcionam em conjunto com software para o

atendimento de requisitos específicos. O subconjunto de robôs

que tem a capacidade de interagir entre eles e até mesmo com

pessoas, por meio de gestos ou fala, é conhecido como Robôs

Sociais. O Desenvolvimento Orientado a Modelos é um promissor

paradigma pois promove o reuso de componentes e geração rápida

de código de qualidade. Portanto, neste trabalho investigaremos

sua adequação para o desenvolvimento de sistemas robóticos.

Propomos a realização de uma Revisão Sistemática da Literatura

para analisar como Desenvolvimento Orientado a Modelos tem

sido utilizado no domínio de robótica e em particular em robótica

social.

Palavras-Chave

Desenvolvimento Orientado a Modelos, Robótica, Robótica

Social, Engenharia de Requisitos.

ABSTRACT

Robots are complex agents composed of various sensors and

actuators that work together with software to meet specific

requirements. The subset of robots that has the ability to interact

among them and even with people, through gestures or speaking,

is known as Social Robots. Model-Driven Development is a

promising paradigm because it promotes the reuse of components

and quick code generation with quality. Therefore, in this project

we will investigate its suitability for the development of robotic

systems. We propose conducting a Systematic Review of the

Literature to analyze how Model-Driven Development has been

used in the field of robotics and in particularly in social robotics.

Categories and Subject Descriptors

I.6.5 [Simulation and Modeling]: Model Development –

Modeling methodologies

General Terms

Design, Languages, Theory.

Keywords

Model-Driven Development, Robotics, Social Robotics,

Requirements Engineering.

1. INTRODUÇÃO Um robô pode ser uma máquina que executa tarefas repetitivas,

sejam guiadas, predefinidas ou de maneira inteligente, sendo

capaz de perceber o ambiente e realizar a tomada de decisão [12].

Um robô social é um (semi) autônomo que interage e se comunica

com humanos seguindo regras sociais ligadas ao seu papel [7].

Estes robôs devem possuir características humanas como:

expressar e perceber emoções, comunicação em alto nível de

diálogo, aprender modelo de outros agentes, estabelecer relações

sociais, exibir personalidade e caráter e aprender competências

sociais [5].

O domínio da robótica tem apresentado um grande crescimento,

interessando grandes empresas da tecnologia na realização de

investimentos. A robótica vem sendo aplicada em diversos

domínios, como o industrial, médico e em educação, além da

oferta de robôs de serviço, surgem oportunidades envolvendo

robôs sociais.

Decidir o paradigma no qual se baseará o modo de agir também é

algo que permeia o desenvolvimento de sistemas robóticos. Em

[9] os autores apresentam uma técnica de modelagem de

especificação de requisitos para sistemas Teleo-Reativos (TR),

que tem como principal vantagem reagir de forma robusta as

mudanças em seus ambientes, apresentam um caso de estudo

baseado em um projeto de futebol de robôs.

Consequentemente, é importante que o software robótico seja bem

especificado. É necessário que os desejos do cliente sejam

identificados e analisados para que possa ser especificada uma

solução sem ambiguidade [11].

Assim sendo, o aumento de funcionalidades dos robôs provoca

um aumento na complexidade à nível de software, atentos a este

ponto, evidências apontam para o Desenvolvimento Orientado a

Modelos (MDD) como uma alternativa no auxílio a este domínio,

como já vem sendo realizado por [14],[4] e outros. Para [1], MDD

é um paradigma de desenvolvimento que usa modelos como

artefatos primários do processo desenvolvimento, onde a

implementação é gerada (semi) automaticamente a partir de

modelos.

O objetivo principal desta proposta é buscar evidências em

estudos primários relacionados a técnicas de MDD que tem

auxiliado o desenvolvimento de software no domínio de robótica.

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personal or classroom use is granted without fee provided that copies are not made or distributed for profit or commercial advantage and that

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SBSI 2016, May 17–20, 2016, Florianópolis, Santa Catarina, Brazil.

Copyright SBC 2016.


11

Os objetivos secundários são identificar a relação destas técnicas

com a fase de especificação de requisitos (funcionais e não-

funcionais), atendimento a questões sociais e paradigmas

envolvidos com questões comportamentais do robô.

2. APRESENTAÇÃO DO PROBLEMA Pesquisadores no domínio de robótica tem colocado a atenção no

desenvolvimento de robôs sociais, estando inseridos em diversos

contextos e ambientes, atendendo normas e interagindo de alguma

maneira [5].

O desenvolvimento de software na robótica tem sido um desafio,

os sistemas robóticos estão cada vez mais complexos, exigindo

múltiplos sensores distribuídos no corpo do robô e assim

incorporando tarefas mais complexas [2]. A medida que estes

robôs ganham novos recursos a dificuldade aumenta a nível de

software, tendo uma diversidade de requisitos que variam de

acordo com o propósito de cada projeto.

Buscando alternativas na Engenharia de Software para auxílio a

estas questões, algumas evidências apontam para o MDD como

uma alternativa de auxílio ao domínio de robótica. Sendo assim,

dois estudos, [4] [14] foram escolhidos para aplicação em um

projeto. Partindo do documento de especificação de requisitos, de

uma revisão bibliográfica e de manuais das abordagens foram

criados modelos dentro das técnicas propostas, as mesmas foram

apresentadas em grupos focais com a participação de

pesquisadores do domínio de robótica. Foram ressaltadas a

importância da separação de conceitos e aumento da clareza para

analistas de domínio e especialistas de código, buscando aumento

no entendimento das necessidades e requisitos do software em

todas as etapas do processo de desenvolvimento.

Baseado nestes estudos iniciais, identificou-se a importância de

um melhor entendimento de como estas e outras técnicas de MDD

tem auxiliado o desenvolvimento de software no domínio de

robótica, focando em questões de engenharia de software.

Principalmente em casos complexos como o de robôs sociais, que

atuam em ambientes e contextos que exigem adaptação do sistema

em tempo de execução.

3. PROPOSTA DE SOLUÇÃO Um estudo sistematizado é necessário para o embasamento a

respeito da utilização das técnicas, igualmente importante como

guia de futuros estudos e desenvolvimento de novas abordagens

de desenvolvimento orientado a modelos (MDD).

O principal objetivo desta proposta está na busca de evidências

em estudos primários, utilizando como abordagem uma Revisão

Sistemática da Literatura (RSL). De acordo com Zhang e Babar

[16] a RSL é uma maneira de identificação, avaliação e

combinação de evidências de estudos primários usando um

método rigoroso e bem definido, sendo largamente utilizada em

áreas como a Medicina e Sociologia. Além disso, buscam o

relacionamento com a questão de pesquisa, a área tópico ou o

fenômeno. Kitchenham e Charters [8] apresentam em seus estudos

um guia para realização de Revisão Sistemática da Literatura na

área de Engenharia de Software, separando em três grandes

estágios que tratam do planejamento, condução e elaboração de

relatórios. Todas estas etapas são importantes garantindo a

sequência correta dos trabalhos e auxiliando na eliminação de

resultados tendenciosos ou de viés de publicação. Este tipo de

estudo é útil para sumarizar uma evidência concentrando em uma

tecnologia, identificar pontos nos atuais trabalhos sugerindo novos

estudos ou prover uma base para uma nova atividade de pesquisa.

4. PROPOSTA DE AVALIAÇÃO DA

SOLUÇÃO Como ponto principal de apoio está o desenvolvimento de um

protocolo bem definido, contendo um background para

embasamento dos pesquisadores, as questões de pesquisa

definidas de forma clara e objetiva e os métodos e procedimentos

a serem utilizados.

Para redução de viés algumas medidas foram tomadas, como a

execução realizada de maneira simultânea por dois pesquisadores,

com reuniões ao final de cada etapa para discussão, comparação e

consolidação dos resultados. A documentação de todo o processo,

desde as buscas iniciais em bases automáticas até os

procedimentos finais possibilita a replicação e extensão do estudo.

5. ATIVIDADES REALIZADAS Os trabalhos iniciais serviram como base para o desenvolvimento

do protocolo da RSL, algumas partes são apresentadas nesta

seção.

5.1 Questões de Pesquisa Para o auxílio na formulação da questão de pesquisa, utilizamos o

método PICOC de acordo com as orientações de [8] e [10] e

apresentados na Tabela 1.

Tabela 1. Estrutura para questão de pesquisa

População Domínio de robótica

Intervenção Desenvolvimento Orientado a Modelos

Comparação Não se aplica

Resultado

Estudos primários onde técnicas de MDD

apoiam o desenvolvimento de software

robótico e de robôs sociais

Contexto Pesquisas científicas publicadas em

periódicos da área

As questões definidas são apresentadas nesta seção, com uma

breve explicação.

Q1: Como técnicas de desenvolvimento orientado à modelos têm

auxiliado o domínio da robótica?

Nesta questão serão analisados sob o ponto de vista da Engenharia

de Software os benefícios propostos pela técnica, como por

exemplo: reuso de software, separação de conceitos ou arquitetura

de software.

Q2: Quais as principais características das técnicas?

Por características consideramos os elementos de MDD que a

técnica possui, como diagramas, meta-modelo, elementos gráficos

e linguagem.

Q3: Como as técnicas apoiam a fase de especificação de

requisitos em desenvolvimento de software robótico?

Análise do ponto de vista de especificação de requisitos, extraindo

os tipos de requisitos disponíveis pela técnica, classificando em

Requisitos Funcionais e Não-Funcionais (atributos de qualidade).

Q4: Quais os paradigmas utilizados para questão comportamental

do robô?

A questão comportamental do robô envolve a maneira que ele

reorganiza suas tarefas de acordo com as adaptações que são feitas

em tempo de execução, um exemplo de paradigma é o Teleo-

reativo (TR), em [13] os autores derivam especificações TR em

componentes arquiteturais para auxílio no alcance de objetivos do

robô.


12

Q5: São atendidas questões sociais? Como?

Questões sociais estão relacionadas a percepção e interação do

robô com pessoas e ambientes sociais, a observação deste ponto é

feita com base no survey de [5].

Q6: Quais são as questões em aberto que as técnicas possuem?

Identificação de pontos que os próprios pesquisadores apontam

para trabalhos futuros.

5.2 Estratégias de Busca As buscas são automáticas, nas principais bases de dados

científicas utilizadas, por meio da string de busca, adaptada para

os critérios de cada base, a mesma é apresentada a seguir:

robot* AND ("model driven" OR "domain specific language" OR

"domain specific modeling" OR metamodel OR "meta-model" OR

"modeling language" OR "code generation" OR "generative

programming" OR MDD OR MDA OR MDE OR DSL OR

DSML)

As fontes devem possuir mecanismos para operadores “AND” e

“OR” e permitir a extração de dados para arquivos no formato

BibTex ou CSV. As fontes utilizadas são: ScienceDirect, IEEE

Xplore, ACM Digital Library, Engineering Village, Scopus e Web

of Science.

5.3 Seleção dos estudos Para fins de seleção dos estudos são considerados artigos

relacionados a estudos primários, no idioma inglês e publicados a

partir de 2005, da área de Engenharia ou Computação e que

respondam alguma das questões de pesquisa. Foram definidas

cinco etapas para o processo, sendo elas: (1) Busca por meio de

string em bases científicas; (2) Remoção de duplicados utilizando

a ferramenta StArt [6]; (3) Leitura do título, palavras-chave e

resumo; (4) Leitura de título e conclusão e (5) Leitura completa

dos artigos. Após este ciclo, serão realizados outros por meio de

snowballing [15].

5.4 Extração dos Dados Os dados serão extraídos em formulários de acordo com as

recomendações de [3]. Além dos autores, título, ano de publicação

e palavras-chave, serão extraídos dados que auxiliem na resposta

das questões de pesquisa. Sendo os seguintes itens: contribuição e

benefícios, elementos e artefatos, atendimento a especificação de

requisitos, tipos de requisitos, tipos de questões sociais,

paradigmas arquiteturais ou de programação envolvidos,

classificação (MDD, MDA, MDE, DSL, DSML) e questões em

aberto.

5.5 Resultados iniciais As buscas automáticas retornaram o total de 2160 estudos,

exportados para o formato “bibtex” e importados na ferramenta

StArt para remoção de duplicados, totalizando em 761 registros

removidos, a mesma está sendo utilizada como mecanismo para

condução da seleção dos 1399 estudos restantes.

6. CONSIDERAÇÕES FINAIS O desenvolvimento de novos estudos envolvendo um domínio

exigem um embasamento por parte dos pesquisadores, assim a

Revisão Sistemática da Literatura foi a metodologia escolhida

pela sua capacidade de sintetizar estudos reduzindo a

possibilidade de viés e em apontar trabalhos futuros [8].

Os resultados esperados são importantes para o desenvolvimento

de estudos ligando o desenvolvimento orientado a modelos com a

robótica e robótica social, auxiliando nos aspectos de

desenvolvimento de software de robôs, bem como, provendo um

artefato valioso para especificação de requisitos e sendo uma

alternativa para redução de complexidade envolvendo questões

sociais em robótica.

Os trabalhos realizados até o momento foram de desenvolvimento

e consolidação do protocolo da pesquisa, seguidos da etapa inicial

de condução, referente a busca e remoção de duplicados. Os

próximos passos serão a seleção dos estudos, extração e análise

dos dados, finalização do relatório e escrita da dissertação.

7. REFERÊNCIAS [1] Brambilla, M. et al. 2012. Model-Driven Software

Engineering in Practice. Morgan & Claypool Publishers.

[2] Bruyninckx, H. et al. 2013. The BRICS component model: a

model-based development paradigm for complex robotics

software systems. Proceedings of the 28th Annual ACM

Symposium on Applied Computing. (2013), 1758–1764.

[3] Cruzes, D.S. and Dyba, T. 2011. Recommended Steps for

Thematic Synthesis in Software Engineering. 2011

International Symposium on Empirical Software Engineering

and Measurement. 7491 (2011), 275–284.

[4] Dhouib, S. et al. 2014. RobotML , a Domain-Specific

Language to Design , Simulate and Deploy Robotic

Applications. (2014).

[5] Fong, T. et al. 2003. A survey of socially interactive robots.

Robotics and Autonomous Systems. 42, 3-4 (2003), 143–166.

[6] Hernandes, E. 2012. Using GQM and TAM to evaluate

StArt-a tool that supports Systematic Review. Clei Electronic

Journal. 15, 1 (2012), 13.

[7] Kahn, P.H., J. et al. 2004. Social and moral relationships with

robotic others? RO-MAN 2004. 13th IEEE International

Workshop on Robot and Human Interactive Communication.

(2004), 545–550.

[8] Kitchenham, B. and Charters, S. 2007. Guidelines for

performing Systematic Literature Reviews in Software

Engineering. Engineering. (2007).

[9] Morales, J.M. et al. 2015. TRiStar: An i* extension for

Teleo-Reactive systems requirements specifications. 30th

ACM/SIGAPP Symposium On Applied Computing (SAC

2015). (2015), 283–288.

[10] Petticrew, M. and Roberts, H. 2006. Systematic Reviews in

the Social Sciences: A Practical Guide.

[11] Pressman, R.S. 2011. Engenharia de Software. Bookman.

[12] Romero, R.A.F. et al. 2014. Robótica Móvel. LTC.

[13] Sánchez, P. et al. 2012. From Teleo-Reactive specifications

to architectural components: A model-driven approach.

Journal of Systems and Software. 85, 11 (Nov. 2012), 2504–

2518.

[14] Schlegel, C. et al. 2015. Model-Driven Software Systems

Engineering in Robotics: Covering the Complete Life-Cycle

of a Robot. it - Information Technology. 57, 2 (2015), 85–98.

[15] Wohlin, C. 2014. Guidelines for Snowballing in Systematic

Literature Studies and a Replication in Software Engineering.

18th International Conference on Evaluation and Assessment

in Software Engineering (EASE 2014). (2014), 1–10.

[16] Zhang, H. and Babar, M.A. 2011. An Empirical Investigation

of Systematic Reviews in Software Engineering. 2011

International Symposium on Empirical Software Engineering

and Measurement. (2011), 87–96.


13

Identificação Automática de Produtos e suas Características em Grandes Volumes de Dados Não

Estruturados: Uma Proposta para Portais de Transparência Pública

Alternative Title: Automatic Identification of product and its Characteristics in Large Volumes of Unstructured Data: A

Proposal to Public Transparency Portals Eduardo de Paiva

Programa de Pós-graduação em Informática Universidade Federal do Estado do Rio de Janeiro

Avenida Pasteur 458, Urca Rio de Janeiro, RJ, Brasil

[email protected]

Kate Revoredo Programa de Pós-graduação em Informática

Universidade Federal do Estado do Rio de Janeiro Avenida Pasteur 458, Urca Rio de Janeiro, RJ, Brasil [email protected]

RESUMO O governo brasileiro tem se empenhado em disponibilizar seus dados para a população através de Portais de Transparência. No entanto, nem sempre o formato apresentado é o mais apropriado. Por exemplo, a descrição de compras em formato de texto dificulta análises sistemáticas. Este trabalho apresenta uma proposta de projeto de dissertação de mestrado que visa melhorar a qualidade dessas informações. A intenção é desenvolver uma técnica que permita a identificação automática dos produtos que são descritos de forma textual nas especificações das compras apresentadas nos portais de transparência.

Palavras-Chave Transparência pública, Big data, Mineração de texto.

ABSTRACT Brazilian Government has been engaged to make available its data to the population in transparency portals. However, the format is not always the most appropriate. For example, the purchases description in text format hampers systematics analysis. This paper presents a dissertation project proposal that aims to improve the information quality of these sites. The intention is to develop a technique that allows automatic identification of products textually described in the purchases specifications presented in the transparency portals.

Categories and Subject Descriptors I.2.7 [Computing Methodologies]: Natural Language Processing - Text analysis

J.1 [Computer Applications]: Administrative Data Processing -

Government

General Terms Management, Documentation, Performance.

Keywords Public transparency, Big data, text mining.

1. INTRODUÇÃO Com o desenvolvimento da Internet e das tecnologias digitais, questões de transparência eletrônica, democracia digital, governo aberto, ciberdemocracia e outros termos que associam a atuação governamental às ferramentas apoiadas pelo uso de Tecnologia da Informação vêm ganhando cada vez mais importância no cenário político. As ferramentas digitais são importantes artifícios para estimular a participação popular e consequentemente aumentar o grau de democratização dos governos.

Acompanhando essa tendência, a área de transparência e de dados abertos tem encontrado um terreno fértil para promover o estimulo ao controle social dos gastos públicos.

Nesse contexto, o Brasil tem se empenhado para disponibilizar seus dados, e duas leis podem ser consideradas como marcos no seu processo de abertura de dados. A lei complementar 131 (lei da transparência1) determina a disponibilização, em tempo real, de informações pormenorizadas sobre a execução orçamentária e financeira da União, dos Estados, e dos Municípios; e a lei 12.527 (lei de acesso à informação) permite que qualquer pessoa possa solicitar qualquer informação produzida pelo governo, desde que tal informação não esteja expressamente classificada como sigilosa.

Aliada a essas novas leis, que passaram a implantar uma nova cultura na Administração Pública, outras iniciativas foram

1 A Lei Complementar 131/2009 - lei da Transparência - altera a

redação da Lei de Responsabilidade Fiscal (LRF) no que se refere à transparência da gestão fiscal.



14

adotadas para aumentar a disponibilidade dos dados governamentais, como a criação da Infraestrutura Nacional de Dados Abertos [1], que é a política do governo brasileiro para dados abertos e tem como finalidade garantir e facilitar o acesso pelos cidadãos, pela sociedade e em especial pelas diversas instâncias do setor público aos dados e informações produzidas ou custodiadas pelo Poder Executivo federal.

Porém, essas iniciativas por si só não garantem um aumento efetivo do grau de informação que a população tem das atividades governamentais. Isso acontece porque a maioria dos dados disponibilizados para a população não foram concebidos com esse propósito. Tais informações são oriundas de sistemas coorporativos cujo objetivo é propiciar o controle administrativo das contas públicas e por isso nem sempre o seu formato é o mais apropriado para a população entender o que realmente elas representam.

Atualmente, ainda não existe uma solução para esse tipo de problema. As principais iniciativas no sentido de melhorar a qualidade das informações dos portais de transparência são descritas em [9] e [10], porém esses trabalhos possuem enfoques mais específicos, em que o principal objetivo é identificar qual é o preço médio pago pela Administração em um conjunto pré-determinado de produtos.

O objetivo desse trabalho é desenvolver e implementar uma técnica que permita a identificação de forma automatizada dos produtos e suas características a partir das especificações textuais dos gastos governamentais que são apresentadas nos diversos sites de transparência pública.

O restante deste trabalho está organizado da seguinte forma: a seção 2 apresenta o problema a ser tratado; a seção 3 descreve a proposta de solução desse problema; enquanto que as seções 4 e 5 explicam a forma de avaliação da solução e os trabalhos já realizados. Finalmente a seção 6 faz a conclusão do trabalho.

2. APRESENTAÇÃO DO PROBLEMA Diariamente, os diversos portais de transparência pública disponibilizam centenas de milhares de registros. Só o Portal da Transparência do Governo Federal [8] apresenta cerca de 46 mil novos registros a cada dia.

No entanto, essas informações não são todas estruturadas e fáceis de serem tratadas. Algumas das informações mais relevantes na identificação de uma determinada compra vêm descritas em formato de texto, o que dificulta a comparação de compras de produtos similares.

O fato dos produtos serem descritos por campos de texto livre faz com que o mesmo tipo de produto seja designado de forma diferente e muitas vezes com unidades de medidas distintas. Em algumas situações, apesar de se utilizar a mesma unidade de medida, essas são escritas de formas diferentes, o que as tornam distintas para mecanismos de comparação automatizados. A tabela 1 ilustra essa situação através da apresentação de diferentes formas de se designar um mesmo produto.

Na tabela, pode-se verificar que além das diferentes maneiras de se designar o mesmo produto (no caso folha de papel A4), esse produto pode ser quantificado de várias formas distintas (RESMA 500,00 FL, CAIXA 5.000,00 FL, CAIXA 10,00 RES, Milheiro, RM, Cx, PACOTE), o que torna o problema mais complexo, pois além da qualificação do produto que está sendo especificado na

descrição da compra, é preciso identificar a unidade de medida que está sendo utilizada para quantificá-lo.

Aliado a essa diversidade de nomenclaturas e unidades de medidas, soma-se o fato de muitas vezes aparecerem termos que podem dificultar a classificação correta de uma determinada compra. Por exemplo, “impressora para folha de papel A4” pode ser erroneamente classificada como “folha de papel A4”.

Tabela 1. Diferentes formas de indicar um mesmo material

0000000001,00000 RESMA 500,00 FL PAPEL IMPRESSÃO, MATERIAL CELULOSE VEGETAL, TIPO A4, GRAMATURA 75 G/M2, COMPRIMENTO 297 MM, APLICAÇÃO JATO TINTA, COR BRANCA, LARGURA 210 MM MARCA: s/m

0000000400,00000 CAIXA 5.000,00 FL PAPEL A4, MATERIAL PAPEL ALCALINO, COMPRIMENTO 297 MM, LARGURA 210 MM, APLICAÇÃO IMPRESSORA JATO TINTA, GRAMATURA 75 G/M2 MARCA:

86,00000 CAIXA 10,00 RES PAPEL A4, MATERIAL PAPEL ALCALINO, GRAMATURA 75 G/M2, COR BRANCA MARCA: chamex

10,00000 Milheiro PAPEL Papel oficio tam A4 MARCA: CHAMEX

85,00000 RM PAPEL Papel impressão, material celulose vegetal, tipo a4, gramatura 75, comprimento297, aplicação jato tinta, cor branca, largura 210 MARCA: REPORT

4,00000 PACOTE PAPEL PAPEL, VERGE 120G A4 CREME PCT.C/50FLS. MARCA: PFFICEPAPER

50,00000 cx PAPEL PAPEL BRILHANTE PARA IMPRESSORA JATO DE TINTA GLOSSY PAPER A4 MEDINDO 210 X 297 MM CX COM 50 MARCA: OFF PAPER

Resumindo, o problema descrito nessa seção refere-se à dificuldade de identificação do que está sendo comprado, bem como da unidade de medida utilizada para quantificar tais produtos. Essas limitações inviabilizam comparações entre os diversos atributos que compõem uma determina compra (tais como: valor, fornecedor, comprador, unidade da federação, data e etc.) com o produto que está sendo adquirido.

3. PROPOSTA DE SOLUÇÃO Na solução do problema exposto, pretende-se utilizar técnicas de mineração de texto para realizar a categorização das compras apresentadas nos portais de transparência. Ou seja, cada compra realizada pelo governo possuirá um identificador que especificará de forma clara o que está sendo comprado. Logo, uma informação que era textual e de difícil tratamento passará a apresentar as características de um dado estruturado na forma de uma variável qualitativa.

O processo de mineração de texto seguirá as fases descritas em [4], e consistirá de Preparação dos dados, Análise de dados, Processamento de dados e Pós-processamento de dados.

A fase de preparação será dividida em duas etapas. A primeira fará a seleção dos gastos referentes a compras de materiais (visto que, existem outros tipos de gastos que não dizem respeito à compra de produtos, como por exemplo contratação de serviços e pagamento de pessoal) e a extração de algumas informações úteis ao processo de classificação subsequente, baseadas nas técnicas enunciadas por [2] e [5]. Já a segunda etapa será composta pelas atividades clássicas de pré-processamento que antecedem a minerações de dados textuais.

A pesquisa não considerará os contratos de prestação de serviços pelo fato desses apresentarem grande variabilidade de características que fazem com que cada contratação seja única.


15

Nas fases de análise e processamento de dados, os diversos algoritmos de mineração e possíveis variações serão testados a fim de se obter a configuração que melhor se comporte com o conjunto de dados do problema que está sendo tratado.

A parte do pós-processamento será responsável pela agregação dos resultados obtidos, para que estes possam ser apresentados em formatos visualmente atrativos.

4. PROJETO DE AVALIAÇÃO A avalição será feita através da aplicação da técnica desenvolvida em um conjunto de dados do Portal da Transparência do Governo Federal (www.transparencia.gov.br). Nessa fase, será utilizada uma amostra de especificações textuais de gastos apresentados no Portal da Transparência do Governo Federal, com as respectivas identificações dos produtos e suas características, feitas de forma manual.

A solução proposta será empregada no conjunto de dados pré-selecionados, a fim de se obter o produto, bem como as suas respectivas características em cada uma das descrições textuais da amostra utilizada para a avaliação.

O resultado obtido pela aplicação da técnica desenvolvida será comparado com a identificação dos produtos e suas características (feitas de forma manual), a fim de se verificar a qualidade dos resultados obtidos pela aplicação da técnica automatizada.

A avaliação utilizará uma abordagem empírica e empregará técnicas quantitativas e qualitativas. As técnicas quantitativas serão aplicadas para a verificação da precisão e da acurácia dos resultados obtidos no processo proposto. Já as técnicas qualitativas terão o objetivo de avaliar em que situações a solução proposta se comporta bem e em que situações ela não apresenta bons resultados, visto que o conjunto de dados a ser tratado é muito heterogêneo, fazendo com que a identificação seja mais fácil em algumas situações e com maiores graus de dificuldade em outras.

A abordagem de avaliação também irá combinar características descritivas e explanatórias. A parte descritiva refere-se a análise quantitativa dos dados e será responsável pela verificação da acurácia e precisão da solução. Já a parte explanatória terá o objetivo de justificar as situações em que a abordagem proposta obteve bons resultados e as situações em que ela não obteve resultados satisfatórios (identificadas com o emprego das técnicas qualitativas).

5. ATIVIDADES REALIZADAS Já foram feitos alguns experimentos com a base de dados em questão. Primeiramente, utilizou-se uma pequena amostra a fim de se avaliar o comportamento de alguns algoritmos de classificação e de clusterização descritos em [3]. No entanto, devido à grande quantidade de diferentes produtos (classes) que podem aparecer nos dados do portal, os resultados não foram satisfatórios.

Paralelamente, também foi testado a aplicação de técnicas de processamento de grandes volumes de dados textuais utilizando-se a base de dados do Portal da Transparência do Governo Federal, relativa ao período de um ano, para a identificação das compras realizadas, obtendo-se resultados promissores [6]. O intuito desse experimento foi testar a viabilidade da solução a ser empregada para grandes volumes de dados, pois de nada adiantaria o desenvolvimento da técnica sem a possibilidade de emprego no conjunto de dados que se pretende utilizar.

Outro trabalho também já desenvolvido foi [7]. O artigo em questão propõe uma arquitetura para a integração dos dados do Portal da Transparência do Governo Federal e serve como suporte para a utilização de informações oriundas de diferentes fontes para auxiliar na identificação dos produtos.

6. CONCLUSÃO O projeto de pesquisa em questão pretende desenvolver uma técnica de identificação automática de produtos a partir das descrições textuais das compras governamentais que são apresentadas nos portais de transparência pública.

O resultado desse trabalho trará contribuições científicas e tecnológicas. Quanto a parte científica, pretende-se agregar ao corpo de conhecimento uma nova técnica que permita a extração de informações relevantes a partir de grandes volumes de dados estruturados e não estruturados.

Já com relação à contribuição tecnológica, o objetivo é que a solução proposta seja incorporada à infraestrutura de atualização do Portal da Transparência do Governo federal, permitindo uma qualificação em tempo real das compras feitas pelo Governo. Tal procedimento incrementará a transparência governamental, trazendo assim benefícios para a democracia e para a sociedade como um todo.

7. REFERÊNCIAS [1] Batista, A.H., Silva, N.B. da and Miranda, C.M.C. 2013.

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16

Jogos Digitais Para Participação Cidadã em Processos de

Prestação de Serviços Públicos

Alternative Title: Digital Games For Citizen Participation in Public

Service Delivery ProcessesTadeu M. de Classe

Núcleo de Pesquisa e Inovação em Ciberdemocracia

Programa de Pós-Graduação em Informática Universidade Federal do Estado do Rio de Janeiro (UNIRIO)

Rio de Janeiro – Brasil [email protected]

Renata Araujo Núcleo de Pesquisa e Inovação em

Ciberdemocracia Programa de Pós-Graduação em

Informática Universidade Federal do Estado do Rio de Janeiro (UNIRIO)

Rio de Janeiro – Brasil [email protected]

RESUMO

Atualmente em um ambiente cada vez mais conectado as

organizações (públicas ou não) buscam uma maior interação com

seus clientes através do uso de TICs. As tecnologias sociais

aplicadas a sistemas de gerenciamento de processos de negócios

podem apoiar inovações e melhorias de processos organizacionais

por meio de iniciativas dos próprios usuários. Várias são as

propostas de iniciativas voltadas à participação eletrônica,

entretanto, seu uso não acontece de maneira efetiva. Devido ao

caráter motivacional existente em jogos, os mesmos são vistos

como possíveis mecanismos para apoiar a participação dos

cidadãos e melhorar a entrega de serviços pelas organizações.

Porém, construir jogos digitais para a participação cidadã em

processos de prestação de serviços públicos, não é uma tarefa

trivial. Existe a necessidade de conceber processos de engenharia

de jogos digitais que possam contribuir na elaboração e avaliação

destes jogos, visando melhorias na participação dos cidadãos em

processos públicos.

Palavras-Chave

Social BPM, Participação Eletrônica, Prestação de Serviços

Públicos, Jogos Sérios, Engenharia de Jogos Digitais.

ABSTRACT

Today with an increasing connected environment, the institutions

(publics or not) are looking for a higher interaction with their

clients through the use of ICTs. Once social technologies used

with business process management systems can provide support to

innovation and improvement of organizations process, as of own

users. There are many proposals of initiatives about electronic

participation, however its use do not happen effectively. Due to

the existing motivational character in games, they are seen as

possible mechanisms to support the participation of citizens and

improve the delivery of services by organizations. However, to

create digital games for citizen participation in public service

delivery isn't an easy issue. There is the need to create a digital

game engineering process, which can contribute with the creation

and evaluation of these games, in order to verify improvements in

citizen participation in public services.


K.8.0 [General]: Games.

General Terms

Management, Human Factors, Design.

Keywords

Social BPM, e-Participation, Public Service Delivery, Serious

Game, Digital Games Engineering.

1. INTRODUÇÃO Hoje, em um ambiente cada vez mais conectado, mudanças na

forma de criar e disseminar conhecimento acontecem de maneira

muito rápida uma vez que Tecnologias de Informação e

Comunicação (TICs) aliadas as mídias sociais influenciam

diretamente no relacionamento das pessoas [1]. Neste sentido,

oportunidades para que as organizações inovem em seus

processos e que seus clientes possam adquirir autonomia e

satisfação junto aos serviços prestados pelas instituições são

muitas [2].

Estas oportunidades emergentes não passam despercebidas

pelas instituições, onde a interação com seus clientes é sempre um

alvo a ser perseguido [6]. Tratando-se dos processos

organizacionais (instituições sendo públicas ou não), as

tecnologias sociais vêm sendo vistas como possibilidade de serem

empregadas junto a sistemas de gerenciamento de negócios

(Social BPM) na tentativa de fazer com que os indivíduos que

necessitam destes processos consigam entender, aprender e

contribuir na sua concepção e melhorias [3]. Entretanto este

cenário de colaboração entre sociedade civil e instituições

públicas não é o que acontece na prática, pois devido as questões

históricas e culturais existe um afastamento entre estes dois atores

[5].


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17

A literatura sugere várias pesquisas e iniciativas que foram

desenvolvidas para encorajar a participação democrática do

cidadão nos processos públicos [7][8]. A aplicação de técnicas de

Gamificação (uso de mecânicas e elementos de jogos em

contextos não jogáveis [9]) e a utilização de jogos sérios (uso de

jogos em contextos sérios [16]) são apontadas como possíveis

abordagens para a aproximação, motivação e engajamento do

cidadão nas propostas governamentais [10].

Neste sentido, este trabalho visa abordar os jogos sérios como

fator motivacional para a participação e compreensão de

processos de prestação de serviços públicos pelo cidadão. Mais

precisamente, este trabalho visa o desenvolvimento um processo

de engenharia de jogos digitais que possam evidenciar o benefício

da utilização de jogos neste contexto. Segundo os estudos de

Hamari e colaboradores [10] os jogos possuem grande potencial

para tarefas motivacionais, possibilitando o aprendizado e

engajamento das pessoas.

2. APRESENTAÇÃO DO PROBLEMA Democracia eletrônica pode ser entendida como o conjunto de

discussões, teorias e tecnologias (TICs) utilizadas para a mediação

entre instituições públicas e sociedade civil [29]. As TICs podem

ser utilizadas para prestação de serviços, transparência de

informações e a participação dos cidadãos [4], contribuindo para a

melhoria dos processos públicos, uma vez que estes processos

deveriam ser pensados para os cidadãos. Desta maneira, os

cidadãos poderiam debater os serviços prestados, propondo

melhorias, avaliando e acompanhando as políticas públicas [11].

Tal aumento da participação popular gera um “empoderamento”

dos cidadãos, onde os próprios podem influenciar nos processos

públicos e políticas governamentais [12].

O governo federal brasileiro, diversas representações estaduais e

municipais, e diversas instituições públicas nos últimos anos têm

tentado realizar melhorias significativas na prestação de serviços

públicos com o ideal de aproximação com a sociedade. O Decreto

8423/2014 [14] da Presidência da República foi declarado a fim

de instituir a Política Nacional de Participação Social (PNPS), no

intuito de fortalecer o diálogo entre administração pública e

sociedade civil. Entretanto, a participação social em assuntos

governamentais ainda é uma pauta desafiadora [1]. As

organizações julgam que os cidadãos são inaptos para contribuir

com os seus processos, enquanto os cidadãos concordam que tais

processos são demasiados burocráticos, complexos,

desinteressantes e nada motivadores [6].

Em se tratando de instituições públicas, existe a cobrança

prestação de serviços através do fornecimento de informações on-

line sobre os serviços prestados, com o intuito de aproximar o

cidadão da instituição. Os dados do último relatório sobre o uso

de TICs no setor público brasileiro realizado pelo CGI.BR [17]

mostram que apenas 66% dos portais governamentais prestam

serviços pelos seus sites, e que dos serviços oferecidos, 69% são

documentos on-line e formulários, 43% são formulários

eletrônicos, 37% são geração de taxas bancárias, 29% são

consultas de andamentos processuais, 22% de requisição de

documentação oficial, dentre outras. Tais dados mostram o pouco

ou nenhum envolvimento do cidadão com as organizações

públicas.

Como já mencionado, as organizações públicas possuem os mais

variados processos para a prestação e entrega de serviços para a

comunidade. Apesar disso, poucas fazem o uso de Business

Process Management (BPM) para a melhoria e eficiência de seus

processos [18]. Abordagens sociais e participativas voltadas ao

gerenciamento de processos de negócios (Social BPM) [19] vêm

sendo sugeridas como estratégias organizacionais para flexibilizar

a interação com seus clientes na execução de seus processos [13].

Pflanz e Vossen [2] em suas pesquisas destacam que existem

desafios a serem solucionados para a Social BPM dentre eles está

a compreensão dos processos por leigos e o envolvimento dos

usuários com os processos. Os desafios da Social BPM se tornam

maiores ao considerar os cidadãos como usuários, pois entre cada

um deles existem individualidades que remetem a cultura e

contexto, além da complexidade de cada serviço a ser abordado

[13].

Embora existam iniciativas voltadas à participação e engajamento

dos cidadãos (Participa.br1, Dialoga Brasil2, Plataforma Brasil3,

Visão Rio 5004 e Desafio Ágora Rio5), nem sempre elas ocorrem

de maneira desejada [1][20]. Neste sentido, Freire e Stabile [21]

desenvolveram uma pesquisa sobre o uso de plataformas sociais

com cerca de 200 participantes. Como resultados eles observaram

que 31,7% dos usuários nem sequer acessaram o portal para

alguma discussão, ou seja, não participaram ativamente da

plataforma.

Sendo assim, com os dados apresentados, percebe-se que existe

um problema na participação e engajamento do cidadão que

necessita ser analisado, tanto no quesito da instituição não

considerar o mesmo como possível parceiro útil para a melhoria

de seus processos, quanto pelo lado do cidadão que não se sente

motivado a participar dos processos organizacionais.

O uso de jogos (jogos sérios) ou de elementos de jogos

(gamificação) é apontado como possível mecanismo que auxilia

na tentativa de melhorar a participação cidadã [15], atraindo-os

para a resolução de problemas e motivando-os a serem mais

participativos através de atividades lúdicas. Neste sentido,

encontramos o problema de como desenvolver tais jogos no

contexto brasileiro considerando a participação e os processos

organizacionais públicos?

3. PROPOSTA DE SOLUÇÂO Baseando-se na pesquisa de Hamari e colaboradores [10] em que

os jogos são estudados como mecanismos potenciais para a

motivação dos usuários, conseguindo engajá-los em tarefas

diversas e promover o aprendizado e a conscientização, é pensada

tal proposta de solução.

Jogos são sistemas baseados em regras cujo propósito é envolver

as pessoas na solução de conflitos [22]. Apesar do propósito

básico de entretenimento, são utilizados com propósitos diversos,

como: educação, política, treinamento, conscientização,

propaganda etc. [23][24]. Esta classe de jogos recebe o nome de

jogos sérios (serious games) [16], ou seja, jogos que foram

desenvolvidos com propósitos e objetivos sérios.

A literatura comumente sugere etapas para o desenvolvimento de

jogos [25], as quais compreendem basicamente: Concepção:

objetivo de concepção do jogo levando em consideração os

1 Participa.br: http://www.participa.br/ 2Dialoga Brasil: http://dialoga.gov.br/ 3 Plataforma Brasil: https://plataformabrasil.org.br/ 4 Visão Rio 500: http://www.visaorio500.rio/ 5 Desafio Ágora Rio: https://desafioagorario.crowdicity.com/


18

principais aspectos do framework MDA [26], ou seja, suas

Mecânicas (ações do usuário relacionado às regras do jogo),

Dinâmicas (representa os temas, a ambientação e a narrativa do

jogo) e Asthetics - estética - (representam as respostas emocionais

do jogador ao jogar); Pré-produção: consiste na elaboração de

prototipação do jogo; Produção: consiste no desenvolvimento do

jogo na tecnologia selecionada; e Avaliação: consiste na

avaliação da qualidade do produto e público alvo.

A proposta de solução nesta pesquisa é a possibilidade de

desenvolvimento de um processo de engenharia de jogos digitais

voltados para a participação cidadã em processos de prestação de

serviços públicos. Este processo de engenharia de jogos engloba a

criação de modelos teóricos para a conceitualização de mecânicas,

dinâmicas e estéticas (framework MDA [26]); a prototipação de

jogos digitais; e métricas de qualidade visando averiguar o

impacto dos jogos desenvolvidos sobre os cidadãos.

A metodologia de pesquisa será baseada nas premissas do Design

Science Research (DSR) [27], na qual se baseia na criação ou

desenvolvimento de artefatos orientados à resolução de

problemas. No DSR os artefatos são projetados com bases em

conjecturas teóricas e a avaliação de tais artefatos fornece dados

sobre as conjecturas contribuindo com o aumento do

conhecimento científico e tecnológico [28].

Sendo assim, a metodologia a ser seguida é: i) entender o estado

da arte (revisão da literatura); ii) identificação de processos

existentes (identificar processos de desenvolvimento jogos digitais

existentes); iii) propostas de artefatos para a solução do problema

(propor processo que possa ser aplicado na construção de jogos

digitais para a prestação de serviços voltados para a participação

do cidadão); iv) projeto do artefato (projetar e entender o processo

pensado); v) desenvolver o artefato (desenvolvimento do

processo); vi) avaliação do artefato (desenvolvimento de

protótipos e averiguação de qualidade sob o processo de

engenharia de jogos desenvolvido); vii) explicitação da

aprendizagem (formalização e explicitação da aprendizagem);

viii) conclusões (formalização dos resultados e decisões tomadas);

ix) generalização (generalizar o processo para outras instituições a

fim de averiguar se o mesmo é viável para outros contextos); x)

comunicação (ao longo de todo o processo, divulgação dos

resultados obtidos).

4. AVALIAÇÃO DA SOLUÇÃO Com o intuito de avaliar a solução proposta, é sugerido que um

estudo qualitativo com o público alvo (cidadãos) seja realizado a

fim de averiguar qual seria o comportamento e sentimento

desejado ao se executar um serviço provido por uma instituição

pública.

De posse destes dados é esperado que o processo de engenharia

de jogos digitais voltados para a participação cidadão para o

processo de prestação de serviços públicos possa ser

desenvolvido. De posse de tal processo será necessário a

aplicação de um novo estudo de caso para o desenvolvimento de

protótipos de jogos digitais. Assim, por meio dos dados colhidos

com a aplicação dos protótipos, será possível obter indicativos

iniciais de sua utilidade, permitindo avaliar o processo e realizar

melhorias.

Após isso, é pensado em aplicar os protótipos em um público alvo

dentro de um contexto específico a fim de averiguar se o MDA

empregado no protótipo cumpre realmente o esperado previsto no

processo de engenharia do jogo. Neste momento, se tornam

necessários a averiguação e criação de métricas de qualidade para

a proposta. Tais métricas podem ser colhidas através da

observação direta do uso dos protótipos pelos seus jogadores, e

além disso, os mesmos podem participar de pesquisas qualitativas

que visem julgar se o comportamento pensado na concepção do

jogo realmente é compatível com o sentimento psicológico gerado

pelo jogo.

5. ATIVIDADES REALIZADAS Considerando a metodologia de pesquisa aqui apresentada,

atividades como aquisição de conhecimento e realização de

mapeamento sistemático da literatura envolvendo temas como

BPM, participação eletrônica e gamificação já foram realizadas

[15], foram encontrando trabalhos que utilizando jogos ou

gamificação em diversos contextos, porém, não utilizando junto

de propostas de organizações públicas. Até o desenvolvimento

desta proposta, a pesquisa encontra-se na fase de obtenção de

conhecimento e apropriação de conceitos sobre o

desenvolvimento de jogos digitais e participação eletrônica dos

cidadãos.

Como parte do entendimento sobre os conceitos de jogos e seus

elementos, e explorar o uso da DSR, foi realizado trabalho

envolvendo gamificação de um portal de participação eletrônica

na UNIRIO6. Neste trabalho, foi aplicado um experimento onde o

objetivo era verificar indícios de que a gamificação pode ser um

fator motivador para os cidadãos. Lições como, por exemplo, que

elementos de jogos geraram maior participação; quais fatores

desmotivaram os usuários a utilizá-la; o uso de motivações

intrínseca e extrínseca podem, ao mesmo tempo motivar uns e

desmotivadoras outros, foram obtidos [30].

6. CONCLUSÃO A proposta deste trabalho visa desenvolver um processo para o

desenvolvimento de jogos digitais para a participação do cidadão

em processos de prestação de serviços públicos. Com este

processo se espera seja possível desenvolver protótipos de jogos

digitais e avaliá-los por meio de métricas se houve impactos

positivos na participação do cidadão.

Para tal é sugerida uma abordagem baseada nas premissas do

Design Science Research onde, será pensado um artefato

(modelos de desenvolvimento de jogos) a fim de contribuir com

conhecimento para a resolução do problema de participação

cidadã em processos públicos (utilização dos jogos digitais).

Com este trabalho é esperado que as seguintes contribuições

sejam alcançadas: i) para a área de desenvolvimento de jogos

digitais, modelos, ferramentas de desenvolvimento e métricas que

sejam úteis para a construção, elaboração e qualidade no

desenvolvimento de jogos digitais para contextos de participação

social; ii) para a área de Social BPM, espera-se contribuir com

conhecimentos relacionados aos desafios de participação dos

usuários na interação com as organizações, uma vez que as regras

de processos das instituições públicas devem ser traduzidas para

as regras do jogo, ou seja, simplificadas; iii) nas área de

participação eletrônica, espera-se contribuir com métodos,

tecnologias de interação social e jogos que possam ser utilizadas

para aproximação entre instituição pública e cidadão.

6 https://sourceforge.net/projects/ouvidoria-social/


19

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20

Um Método de Elicitação de Requisitos para Ambientes Virtuais de Participação Social

Alternative Title: A Elicitation Method Requirements for Virtual Environments Social Participation

Jonas Silva Programa de Pós-Graduação em Informática (PPGI)

Sistemas de Informação de Governo Abertos e Colaborativos (SIGAC)

Núcleo de Pesquisa e Inovação em Ciberdemocracia (CIBERDEM) – UNIRIO – Rio de

Janeiro – RJ – Brasil

[email protected]

Renata Araujo Programa de Pós-Graduação em Informática (PPGI)

Sistemas de Informação de Governo Abertos e Colaborativos (SIGAC)

Núcleo de Pesquisa e Inovação em Ciberdemocracia (CIBERDEM) – UNIRIO – Rio de

Janeiro – RJ – Brasil

[email protected]

RESUMO A participação cidadã no contexto de políticas públicas e

serviços públicos está sendo cada vez mais estimulada pela

sociedade e por iniciativas governamentais nacional e

internacionais, principalmente com o uso de tecnologias da

informação e comunicação, o que pode gerar uma demanda

crescente por desenvolvimento de ambientes virtuais de

participação social (AVPs). Nesta pesquisa é proposto um

método baseado em Design Thinking para elicitação e

documentação de requisitos para AVPs com o objetivo de

contribuir para o aumento do impacto social positivo destes

ambientes virtuais.

Palavras-chave Participação eletrônica, engenharia de requisitos, Design

Thinking, ambientes virtuais de participação social.

ABSTRACT The citizen participation in the context of public policies and

public services is being increasingly encouraged by the society

and national and international governmental initiatives,

particularly with the use of information and communication

technologies, which can lead to an increasing demand for

development of virtual environments social participation

(AVPs). In this research is proposed a method based on Design

Thinking for elicitation and documentation requirements for

AVPs in order to contribute to increasing the positive social

impact of these virtual environments.


H.4.0 [Information Systems Applications]: General.

General Terms

Management, Requirements, Design, Human Factors.

Keywords

Electronic participation, requirements engineering, design

thinking, virtual environments for social participation.

1. INTRODUÇÃO O uso intensivo de tecnologias da informação e comunicação

(TICs) tem gerando transformações significas na sociedade, as

pessoas estão dedicando cada vez mais tempo do dia para

interagir no ciberespaço, o que ocasiona mudanças em diversos

hábitos sociais, entre estes, na forma com que as pessoas se

comunicam, exercem suas atividades profissionais, demandam

serviços públicos, tem acesso à informação e ao conhecimento.

Os governos também são alcançados por essas transformações

sociais e estão buscando alternativas para evoluir a gestão

pública, como a Parceria para Governo Aberto ou OGP (Open

Government Partnership), iniciativa internacional fundada por

oito países, entre eles o Brasil, lançada em 2011. Esta possui o

objetivo de difundir e incentivar globalmente práticas

governamentais relacionados à transparência dos governos,

acesso à informação pública e à participação social [2].

Conforme a OGP, a participação cidadã ou participação social se

refere à mobilização da sociedade para debater, colaborar e

propor soluções que contribuam para tornar o governo mais

efetivo e responsivo, implicando na elaboração de políticas

públicas mais adequadas ao seu contexto de atuação, na

melhoria de serviços públicos, em maior economicidade na

aplicação de recursos, entre outros desdobramentos.

Diversas experiências de participação cidadã com o uso de

tecnologias estão sendo experimentadas, também denominada

participação eletrônica (e-participação), que é definida como a

interação mediada por TICs entre a sociedade civil e o ciclo de

políticas públicas, serviços públicos e o processo político

formal, possuindo como principal objetivo o aumento da

capacidade de participação (empoderamento) dos cidadãos

nestes espaços [10][14].

Os sistemas de informação disponibilizados, principalmente, na

Web e para dispositivos móveis, que viabilizam a participação

cidadã, conforme a Política Nacional de Participação Social

(PNPS), são denominados ambientes virtuais de participação

social (AVPs) [3].

2. APRESENTAÇÃO DO PROBLEMA A pesquisa TIC - Governo Eletrônico 2013, referente ao uso das

TICs no setor público, indica que a adoção de mecanismos de e-

participação ainda não alcançou todo o seu potencial no governo

brasileiro, pois o percentual de órgãos federais, estaduais e

municipais que possuem mecanismos de participação ainda não

é expressivo, conforme exposto na Figura 1 [6].


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21

As instituições integrantes da administração pública estão sendo

constantemente incentivadas a apoiar e fortalecer a participação

social, a PNPS e a Política de Governança Digital (PGD) no

âmbito do governo federal são algumas evidências da relevância

deste tema na gestão pública.

A PNPS, publicada em 2014, tem objetivo de fortalecer e

articular o diálogo entre a administração pública federal e a

sociedade, nesta são definidos objetivas e diretrizes referentes à

participação social; a PGD, publicada em 2016, apresenta entre

os seus princípios a inovação, participação e controle social,

considerando estes essenciais na formulação, na implementação,

no monitoramento e na avaliação das políticas públicas e dos

serviços públicos disponibilizados em meio digital [4].

Figura 1. Proporção de órgãos públicos por forma de

participação cidadã pela Internet [6]

Na Estratégia de Governança Digital da Administração Pública

Federal (EGD) foram estabelecidos os seguintes objetivos

estratégicos para participação social no quadriênio 2016-2019:

fomentar a colaboração no ciclo de políticas públicas, ampliar e

incentivar a participação social na criação e melhoria dos

serviços públicos e aprimorar a interação direta entre governo e

sociedade; sendo indicado o uso de AVPs [5].

Conclui-se, diante do exposto, que haverá aumento da demanda

por desenvolvimento de AVPs na administração pública e as

equipes podem não estar preparadas para absorvê-las, ter

dificuldade para identificar requisitos para tais sistemas, pois

eles possuem características distintas dos sistemas de

informação tradicionais.

Os AVPs possuem como critérios de qualidade, entre outros,

ambientes virtuais que incentivem a participação e o

engajamento dos cidadãos, demandando que sejam superados

problemas relacionados a aspectos sociotécnicos para que as

iniciativas produzam mudanças sociais sobre o seu contexto de

atuação (impacto social), que estão associados a questões

culturais, objetivos dos cidadãos e das organizações, o nível de

participação planejado, entre outras questões [1].

O engajamento se refere ao envolvimento da sociedade nos

assuntos que estão sendo expostos, está muito associado à

apropriação dos AVPs pelos cidadãos, se estes têm uma

participação contínua nestes ambientes para debater sobre

assuntos de interesse público [12].

Desta forma, a questão de pesquisa apresentada nesta proposta é:

Um método de elicitação e documentação de requisitos baseado

em Design Thinking pode contribuir para a construção de

ambientes virtuais de participação social com maior impacto

social positivo?

3. PROPOSTA DE SOLUÇÃO O objetivo inicial desta pesquisa é propor um método baseado

nas atividades do Design Thinking (DT) para realizar a

elicitação e documentação de requisitos em projetos de AVPs e

com isso contribuir para o desenvolvimento de soluções mais

criativas, que promovam o aumento da participação e do

engajamento dos cidadãos nestes espaços, gerando maior

impacto social positivo na sociedade.

O método será proposto a partir da investigação de atividades, a

serem incluídas nas etapas de elicitação e documentação de

requisitos de AVPs, que podem contribuir para que os critérios

supracitados sejam alcançados. Esta investigação será realizada

através da observação direta de cenários reais de projetos de e-

participação, entrevistas semiestruturadas com os seus

stakeholders e a condução de um estudo de caso no contexto de

desenvolvimento de um ambiente virtual de participação social

em uma universidade pública do governo federal.

O framework proposto por Araujo e Taher [1] para especificação

de requisitos em projetos de e-participação, que associa os níveis

de participação, aspectos sociotécnicos e de suporte

(colaboração, transparência e memória) referentes às tecnologias

que irão suportar tais projetos, também será o referencial teórico

para a proposição do método, assim como outros métodos que já

forma propostos em estudos científicos.

O Design Thinking fornece uma metodologia para extrair as

necessidades dos clientes, em vez de requisitos, incentivando a

rápida construção de protótipos simples, que podem resultar em

soluções inovadoras [15], este possui três fases: Imersão,

Ideação e Prototipação. Na imersão é realizado o levantamento,

análise e síntese dos dados referentes à solução inovadora a ser

construída, na ideação é definido o perfil do público cliente e na

última fase, a realidade que foi capturada é representada através

de protótipos que propiciam a validação da solução [16].

Vetterli e colaboradores [15] suscitaram a importância do uso do

Design Thinking nas atividades de engenharia de requisitos, pois

este é mais adequada aos atuais sistemas disponibilizados na

Web e para dispositivos móveis, que estão em constante

mudança, possuem menos funcionalidades, devem atender de

forma personalizada as necessidades dos clientes, entre outras

características.

Um processo para realizar a elicitação de requisitos em

ambientes virtuais de aprendizagem móvel baseado em DT e

técnicas criativas foi proposto por Souza [13], concluindo, após

a realização de um experimento, que técnicas criativas

colaboram com elicitação de requisitos e o DT pode ser usado na

engenharia de requisitos durante a fase de coleta e análise de

requisitos, ajudando na identificação dos problemas relacionado

às principais necessidades dos stakeholders, sendo possível

adaptá-lo com o acréscimo de técnicas em suas atividades para

tratar melhor as informações fornecidas pelos usuários.

Meireles [9] investigou a interação entre governo e cidadão

mediada por TICs e propôs um conjunto recomendações para a

construção de consultas públicas interativas a partir dos

conceitos de design de interação, uma das recomendações se

refere ao envolvimento dos integrantes dos projetos no processo

de desenvolvimento das tecnologias, incluindo os cidadãos que

usarão os ambientes virtuais de consulta pública.

4. PROJETO DE AVALIAÇÃO DA

SOLUÇÃO A metodologia de pesquisa a ser usada neste trabalho científico

para propor e avaliar o método para elicitação e documentação

de requisitos será a design science research (DSR), pois esta é


22

adequada à construção de novos artefatos, que podem ser

constructos, modelos, métodos, instanciações, e a pesquisas

orientadas a resolução de problemas [8].

O método será utilizado na construção de protótipos de AVPs

em uma universidade pública federal, onde a sua eficácia será

avaliada através de um estudo de caso. Neste serão coletados

dados por meio de diversos instrumentos, tais como observação

direta, questionário e entrevista, para avaliar se o método

proposto contribui para o desenvolvimento de AVPs com maior

impacto social positivo, ou seja, despertam maior interesse dos

cidadãos em colaborarem em assuntos de interesse público.

5. ATIVIDADES JÁ REALIZADAS Foi realizada uma pesquisa fundamentada em técnicas de

mapeamento sistemático, com o objetivo de encontrar na

literatura sobre e-participação as metodologias que estão sendo

propostas para guiar a construção de sistemas para estas

iniciativas, neste foram analisados 17 artigos, contribuindo para

ampliar o conhecimento sobre atividades a serem realizadas no

desenvolvimento destes sistemas [11].

Os cenários reais projetos de AVPs também foram analisados

através de entrevistas semiestruturadas realizadas com gerentes

de projetos do Instituto de Tecnologia e Sociedade do Rio de

Janeiro (ITS Rio) e do Laboratório de Participação Social da

Prefeitura da Cidade do Rio de Janeiro (LAB.Rio), sendo

relatados desafios e problemas a serem superados em iniciativas

de participação social, assim como as especificidades destes

projetos, que, em geral, são abertos, colaborativos e compostos

por equipes multidisciplinares.

Uma pesquisa científica foi realizada para investigar se o uso de

elementos de jogos em AVPs pode contribuir para aumentar a

participação dos cidadãos nestes ambientes, concluindo, através

de um experimento, que o uso de gamificação em AVPs

contribui para aumentar a sua audiência, mas também tem

efeitos negativos, como a redução da qualidade das publicações

em ambientes de reclamação sobre serviços públicos [7].

6. CONCLUSÃO A proposta apresentada neste artigo consiste na elaboração de

um método baseado em Design Thinking (DT) para realizar a

elicitação e documentação de requisitos de AVPs, que contribua

para o desenvolvimento de ambientes de participação que

tenham impacto social positivo no seu contexto de uso, ou seja,

ambientes criativos que incentivem os cidadãos a colaborarem

continuamente.

Pretende-se como trabalhos futuros apresentar o esboço do

método, com a definição de suas atividades e os artefatos que

devem ser produzidos nas suas etapas durante a execução da

elicitação e documentação de requisitos de AVPs, e iniciar a sua

aplicação, coleta de dados e avaliação no cenário real de

desenvolvimento de um ambiente virtual de participação social

em uma universidade pública federal e partir de estudos de casos

evoluir o método.

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23

Aplicando Grounded Theory para compreender asdificuldades de Planejamento de TI em Órgãos Federais

Alternative Title: Applying Grounded Theory to understand the difficulties of ITPlanning in Federal Government Organs

Plínio Antunes GarciaUniversidade Federal de Pernambuco

CIn - Centro de Informá[email protected]

Vinicius Cardoso GarciaUniversidade Federal de Pernambuco

CIn - Centro de Informá[email protected]

ABSTRACTContext: As with private organizations, public organs shouldexecute planning processes to achieve their goals. The brazi-lian government determines that federal institutions developthe IT Director Plan (PDTI), an important tool for planningof IT activities. However, government reports show worryingindexes regarding to the application of PDTI by the federalorgans. Objective: This research seeks to understand thedifficulties that result in unsatisfactory numbers related tothe PDTI. Method: By the Grounded Theory, a qualitativeresearch methodology, is expected to come up with a theorybased on data that point to the main causes of the difficultiesof drawing up the PDTI.

Categories and Subject DescriptorsJ.1 [ Administrative Data Processing]: Government

KeywordsIT Strategic Planning, Grounded Theory

1. INTRODUÇÃOAs organizacoes necessitam cada vez mais dos Sistemas

de Informacao (SI) e Tecnologia da Informacao (TI) paraapoiar a tomada de decisoes [7]. As empresas que conse-guem alinhar suas estrategias de negocio com as estrategiasde TI atingem aumento de performance em seus negocios [3].A importancia estrategica da TI na gestao de organizacoes edestacada no ranking de preocupacoes de gestores, no qualo alinhamento estrategico de TI se encontra como preocupa-cao principal nas publicacoes de 2013, 2014 e, recentemente,na pesquisa de 2015 [6], ficando a frente de temas como se-guranca/privacidade, produtividade e inovacao.

Levando em consideracao a complexidade que a area deSI/TI apresenta e a necessidade de melhoria no desempe-

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SBSI 2016 May 17th-20th, 2016, Florianópolis, Santa Catarina, BrazilCopyright SBC 2016

nho dos negocios, o planejamento estrategico de SI/TI tem,cada vez mais, um papel decisivo dentro das organizacoes[13]. Existem diversos termos utilizados por diferentes auto-res que remetem ao planejamento estrategico de SI/TI, taiscomo plano estrategico de sistemas de informacao (PESI),plano estrategico de tecnologia da informacao (PETI) ouplano diretor de tecnologia da informacao (PDTI) [7]. Como objetivo de facilitar a compreensao e tornar este artigoalinhado com a terminologia usada nos documentos das ins-tituicoes publicas analisadas nesta pesquisa, sera adotadodaqui em diante o termo PDTI.

Assim como empresas privadas, os orgaos da administra-cao publica necessitam planejar acoes para atingir suas me-tas. A propria Constituicao da Republica Federativa doBrasil de 1988, em seu artigo 174, declara que o Estado,como agente regulador da economia, exercera a funcao deplanejamento [2]. Na Administracao Publica Federal (APF)o planejamento e um princıpio fundamental estabelicido noDecreto Lei 200/1967. Desde 2008, atraves da EstrategiaGeral de Tecnologia da Informacao (EGTI)[10], os orgaosdo poder executivo federal sao obrigados a planejar as acoesde SI/TI atraves do PDTI. Portanto, todas as organizacoespublicas, devem desenvolver processos de planejamento e demonitoramento nos nıveis institucionais e na area de TI [11].

Neste contexto, esta pesquisa objetiva compreender os fa-tores que dificultam o planejamento de TI em orgaos daAPF. Este artigo esta organizado da seguinte forma: nasecao 2 e apresentado o problema de pesquisa; a secao 3apresenta a proposta de solucao, incluindo o metodo de pes-quisa; a secao 4 aborda a avaliacao da solucao e, na secao5 sao descritas as atividades realizadas. Por fim, a secao 6apresenta as consideracoes finais.

2. APRESENTAÇÃO DO PROBLEMAApesar do embasamento legal, a gestao de TI dos or-

gaos publicos federais nao tem atendido satisfatoriamentea necessidade de planejamento. Isto e evidenciado atravesde uma pesquisa realizada periodicamente pelo Tribunal deContas da Uniao (TCU), que busca apresentar um Perfil daGovernanca de TI (Perfil GovTI) dos entes da APF. Os nu-meros apresentados nas pesquisas de 2007, 2010, 2012 e 2014[12] sao apresentados no grafico da Figura 1.

Conforme ilustrado na Figura 1, os resultados do levanta-mento de 2014, relatorio mais recente ate a presente data,apontam que 67% dos orgaos pesquisados adotam o PDTI,


24

Figura 1: Evolucao do PDTI - Perfil GovTI

ou seja, 33% nao cumprem as recomendacoes e determina-coes acerca da elaboracao do PDTI. Ainda em 2014, apenas54% das organizacoes fazem o vınculo das acoes de TI a indi-cadores e metas de negocio. O nıvel de adocao dessa praticae preocupante, haja vista que a TI deve existir para atenderas necessidades do negocio e nao dela propria. Desse modo,sem a vinculacao das acoes de TI aos indicadores e metasde negocio, fica difıcil de avaliar a efetividade e a proprianecessidade dessas acoes [12].

O TCU conclui que apesar da evolucao identificada, a si-tuacao ainda nao pode ser considerada aceitavel [12]. Por-tanto, nao e cabıvel que muitas organizacoes continuem semPDTI, considerando a obrigatoriedade estabelecida em nor-mativas e a importancia que o planejamento de TI repre-senta para o desempenho da organizacao. Diante disso, estapesquisa tem como principal objetivo elucidar o problemada elaboracao do planejamento de TI nos orgaos federais esugerir um plano de acoes.

3. PROPOSTA DE SOLUÇÃOAbordagens quantitativas sao muito uteis no sentido de

prover indicadores. Porem, restringir a identificacao dascausas que levaram a obtencao destes indicadores a analisequantitativa pode omitir aspectos relevantes do comporta-mento dos indivıduos cuja influencia nao pode ser despre-zada [4]. Desta forma, metodos qualitativos sao indicadosquando busca-se compreender, de forma mais abrangente,todo o fenomeno em estudo ao inves de simplesmente simpli-ficar e produzir similaridades [8]. Uma grande vantagem emutilizar metodos qualitativos de pesquisa e a necessidade deo pesquisador se aprofundar na complexidade do problema,ao inves de abstraı-la. Isto resulta em dados mais ricos emais informativos [9].

A proposta de solucao apresentada neste trabalho con-siste na utilizacao da metodologia de pesquisa qualitativaGrounded Theory (GT) [5], ou Teoria Fundamentada emDados, visando elucidar o problema da elaboracao de PDTInos orgaos publicos federais. GT e um metodo cientıficoque utiliza um conjunto de procedimentos sistematicos decoleta e analise dos dados para gerar, elaborar e validar te-orias substantivas sobre fenomenos essencialmente sociais,ou processos sociais abrangentes [1]. Os macroprocessos quecompoem a GT sao:

• Codificacao Aberta: etapa em que o pesquisador varreo material coletado e busca extrair conceitos, catego-rias e suas propriedades e dimensoes;

• Codificacao Axial: nesta etapa ocorre o processo derelacionar categorias entre si e entre as propriedades edimensoes. Atraves destes relacionamentos e possıveltracar proposicoes acerca do fenomeno estudado;

• Codificacao Seletiva: etapa em que o pesquisador iden-tifica a categoria central do fenomeno e realiza o refi-namento da teoria que emerge dos dados.

Portanto, nesta pesquisa a GT atua como ferramenta fun-damental na proposta de identificar e compreender os fatoresque dificultam o planejamento de TI em instituicoes publicasfederais. O principal aspecto da abordagem desta pesquisaconsiste na formulacao de uma teoria fundamentada em da-dos para o problema do planejamento de TI, ou seja, aoaplicar a GT, os resultados sao fieis a realidade refletida nosdados coletados com os envolvidos na tematica estudada.

Diante do exposto, a conclusao deste trabalho de mestradobusca ter uma visao dos principais problemas relacionadosao contexto, do ponto de vista dos envolvidos com o plane-jamento de TI, alem de fornecer insumos para sugerir umplano de acoes para melhorar os ındices de planejamento deTI nas instituicoes pesquisadas.

4. AVALIAÇÃO DA SOLUÇÃOO problema abordado neste trabalho exige que o pesqui-

sador seja isento de hipoteses ou conclusoes pre-concebidas,uma vez que a proposta desta pesquisa e permitir que os re-sultados sejam fielmente baseados nos dados coletados comos envolvidos no problema, garantindo que a conclusao sejao mais proxima possıvel da realidade. Na GT, a coleta dosdados, analise, formulacao e a validacao da teoria sao re-ciprocamente relacionadas, em um processo indutivo de in-terpretacao e em um processo de deducao e validacao deproposicoes [1].

Contudo, para avaliar o resultado desta pesquisa, seraelaborado um questionario a ser disponibilizado aos parti-cipantes da fase de coleta de dados. Tal questionario tem oobjetivo de medir a aderencia, atraves de escala de Likert,da teoria resultante da pesquisa as dificuldades de planeja-mento de TI vivenciadas pelos respondentes.

5. ATIVIDADES JÁ REALIZADASA pesquisa iniciou-se com uma revisao bibliografica sobre

as tematicas: (i) planejamento de TI e (ii) Grounded Theoryem pesquisas de engenharia de software. Posteriormente,definiu-se o publico para coleta de dados: participantes daelaboracao e/ou revisao de PDTI de universidades federais(UFs) e institutos federais de educacao, ciencia e tecnologia(IFs). A coleta de dados ocorreu por meio de questionario(https://goo.gl/rVPuFK ) aplicado ao publico definido apre-sentando 52 respostas de 36 instituicoes diferentes, sendo 19UFs, das 63 existentes no paıs e 17 IFs, dos 41 existentes.Portanto, a pesquisa tem uma amostra de 34,62% das insti-tuicoes federais de ensino superior e tecnico. O questionarioe composto de perguntas abertas (qualitativas) e objetivas.O foco desta pesquisa consiste na analise das questoes qua-litativas, atraves da GT, com o objetivo de compreender deforma abrangente as dificuldades envolvidas na elaboracaodo PDTI. Contudo, pode-se adiantar alguns resultados dasquestoes objetivas:

• Afirmaram possuir PDTI: 80,55% (29 instituicoes)


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• Afirmaram nao possuir PDTI: 19,45% (7 instituicoes)

Este resultado se difere dos numeros do TCU em seu le-vantamento com 355 orgaos federais [12], dos quais 33% afir-maram nao possuir PDTI. Esta diferenca sugere que no casoespecıfico de instituicoes de ensino federais o nıvel de ade-rencia ao planejamento de TI e melhor do que o percentualgeral envolvendo os demais orgaos federais. Porem, e im-portante ter cautela ao tirar conclusoes. Um estudo focadoem comparar as instituicoes de ensino com as demais insti-tuicoes federais poderia esclarecer as razoes desta diferenca.

Figura 2: Grau de dificuldade no levantamento

Tambem foi possıvel extrair uma visao previa das difi-culdades encontradas pelos respondentes que participaramda elaboracao do PDTI das suas respectivas instituicoes. Noquestionario foi perguntado acerca do grau de dificuldade narealizacao de algumas atividades essenciais no planejamentode TI, o grau de dificuldade poderia variar de 0 (nenhumadificuldade) a 10 (muita dificuldade). Na Figura 2 e possıvelinferir que as maiores dificuldades na fase de levantamentode necessidades estao nas atividades de identificacao das ne-cessidades de informacao e, principalmente, na definicao decriterios de priorizacao das necessidades levantadas.

Os dados coletados nas questoes abertas (qualitativas)se encontram em fase de analise, na etapa de codificacaoaberta. Ainda e prematuro tecer hipoteses completas, po-rem e possıvel perceber pelo mapeamento de conceitos re-alizado, ate o momento, que questoes atreladas a (i) faltade pessoal com competencias de governanca e (ii) falta dacultura de planejamento, estao entre os conceitos que maischamam atencao no que tange a motivacoes para a ausenciade PDTI nas instituicoes.

Ja nas instituicoes que possuem um PDTI, ainda quedeficiente, a analise dos dados busca informacoes sobre asdificuldades encontradas pelos envolvidos na elaboracao doplano. Os dados revelam dificuldades relacionadas ao levan-tamento de necessidades de sistemas de informacao, servicosterceirizados e infraestrutura de TI, alem das dificuldades napriorizacao das necessidades elicitadas. Outros dados cole-tados dizem respeito as dificuldades na definicao de metas,gestao de riscos, recursos humanos de TI e alinhamento es-trategico. Todos estes topicos estao em analise e tem trazidoa tona hipoteses importantes para a elaboracao da teoria fi-nal. E previsto para os proximos dois meses a finalizacaoda analise com GT e, de posse da teoria fundamentada emdados, sera possıvel responder a pergunta que norteia o pro-blema desta pesquisa.

6. CONCLUSÃOCom o apoio da GT e esperado obter uma teoria funda-

mentada em dados que evidencie as principais causas dasdificuldades de planejamento de TI nas instituicoes. Alemdisso, espera-se identificar as principais motivacoes que le-vam ao nao cumprimento da determinacao de se estabelecero PDTI.

Ha de se destacar que esta pesquisa tem um carater mul-tidisciplinar, pois abrange nao somente a grande area desistemas de informacao, mas tambem aspectos da adminis-tracao e sociologia, uma vez que visa compreender o compor-tamento dos indivıduos envolvidos em atividades de gestaoem um ambiente regido pela TI. Neste cenario a GroundedTheory se torna determinante para compreender os fatoressociotecnicos envolvidos no planejamento de TI.

Por fim, o legado deste trabalho consiste nao somente nosresultados da pesquisa em si, mas no fornecimento dos in-sumos necessarios para a construcao de um plano de acoesefetivas que possam atacar as origens do problema da faltade planejamento de TI nas instituicoes publicas e, com isto,contribuir para a melhoria dos servicos prestados ao cidadaoe para o melhor emprego dos orcamentos destinados as areasde TI dos entes publicos.

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[13] J. Teixeira Filho. MMPE-SI/TI (Gov)-Modelo deMaturidade para Planejamento Estrategico de SI/TI.PhD thesis, Universidade Federal de Pernambuco,Recife, 2010.


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Estudo da Representação de Dados para Segmentaçãodas Fases do Gesto usando Aprendizado de Máquina

Alternative Title: Study on Data Representation to Gesture Phase Segmentationusing Machine Learning

Ricardo A. FeitosaUniversidade de São Paulo03828-000, São Paulo – SP

[email protected]

Sarajane M. PeresUniversidade de São Paulo03828-000, São Paulo – SP

[email protected]

Clodoaldo A. M. LimaUniversidade de São Paulo03828-000, São Paulo – SP

[email protected]

RESUMOSistemas de analise de gestos vem ganhando forca por suascontribuicoes para a interacao entre humanos, humanos emaquinas, e humanos e ambiente. Nessa interacao, a ges-ticulacao natural e vista como parte do sistema linguısticoque suporta a comunicacao, e qualquer sistema de informa-cao que objetiva usar interacao para suporte a decisao deve-ria ser capaz de interpreta-la. Essa interpretacao pode serrealizada por meio da segmentacao das fases do gesto. Pararesolver essa tarefa, o estabelecimento de uma representacaode dados eficiente para os gestos e um ponto crıtico. A re-presentacao escolhida e sua associacao a tecnicas de analisepodem ou nao favorecer a solucao sob implementacao. Nestetrabalho, formas de representacao de gestos sao submetidasa algoritmos de aprendizado de maquina para elaborar umambiente propıcio a identificacao das representacoes maisdiscriminantes, quais aspectos as diferentes representacoesdescrevem com eficiencia, e como elas podem ser combina-das para melhorar a segmentacao das fases do gesto.

Palavras-ChaveRepresentacao de Gestos, Segmentacao das Fases do Gesto,Reconhecimento de Padroes, Aprendizado de Maquina

ABSTRACTGestures analysis systems have been getting attention fortheir contributions to the interaction between humans, hu-mans and machines, and humans and environments. In thisinteraction, natural gesticulation is seen as part of linguis-tic system that supports the communication, and all infor-mation system aiming at the use of such an interaction inmaking decisions should be able to interpret it. Such aninterpretation can be carried out through the segmentationof gesture phases. In order to solve that task, the esta-blishment of an efficient data representation for gestures is


a critical issue. The chosen representation as well as its com-bination with techniques for analysis can or can not favorthe solution being developed. In this work, different formsrepresentation for gestures are applied to machine learningalgorithms to create an adequate environment to identify themore discriminative representations, which aspect the diffe-rent representations describe with more efficiency, and howthey can be combined in order to improve the segmentationof gesture phases.

Categories and Subject DescriptorsH.4.m [Information Systems Applications]: Miscellane-ous; I.2.10 [Artificial Intelligence]: Vision and Scene Un-derstanding—Representations, data structures, and trans-forms

General TermsExperimentation

KeywordsRepresentation of Gestures, Segmentation of Gesture Pha-ses, Pattern Recognition, Machine Learning

1. INTRODUÇÃOA analise de gestos e uma aplicacao da area de reconhe-

cimento de padroes, e a depender do contexto, os gestospodem ser considerados um elemento do sistema linguıstico.No uso de gestos para comunicacao ou interacao entre pes-soas, essa relacao entre gestos e lıngua se estabelece de formanatural na gesticulacao ou no uso de uma lıngua gestual (i.e.uma lıngua de sinais). Num contexto no qual um sistema deinformacao necessita mediar uma interacao entre humanos,ou estabelecer uma interacao entre humanos e maquinas ouambientes, faz-se util que a gesticulacao seja consideradacomo elementos que carregam informacao. No desenvol-vimento de solucoes capazes de interpretar a gesticulacao,depara-se com a necessidade da escolha de uma representa-cao computacional para os dados sob analise – o gesto. Essae uma escolha crıtica que tambem esta relacionada a escolhadas tecnicas de analise de dados que serao usadas, pois talcombinacao influencia o desempenho da solucao. O domıniosob o qual os gestos sao interpretados traz particularidadesque devem estar bem representadas para que tecnicas com-putacionais sejam capazes de trata-las adequadamente.


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Dentro de um sistema linguıstico a execucao e interpreta-cao de um gesto assume diferentes aspectos, sendo os maiscomuns: aspectos espaciais que embutem informacao sobreforma, amplitude ou direcao; aspectos temporais que in-corporam tanto informacao sobre velocidade e aceleracao,quanto informacao sobre frequencia e periodicidade; aspec-tos estruturais que carregam a informacao estrutural e de re-lacao entre os gestos e suas partes constituintes [7, 1]. O es-tudo de representacoes computacionais capazes de descrevertais aspectos, objetivando uma solucao de reconhecimentode padroes, delimita o escopo de pesquisa deste trabalho.

O escopo de aplicacao para o trabalho e a segmentacaodas fases do gesto, por meio da qual estuda-se o significadodos gestos e da gesticulacao dentro do discurso executadodurante um perıodo de comunicacao. Mcneill [6] e Ken-don [2] propuseram a segmentacao do gesto em fases parapermitir a analise de como o gesto esta estruturado em umcontexto. De acordo com a proposta, os gestos podem sersegmentados nas fases: preparation, pre-stroke hold, stroke,post-stroke hold e retraction. Focando na analise do movi-mento das maos, a fase preparation compreende o momentoem que as maos se movimentam do rest, um perıodo comausencia de gesticulacao, em direcao ao stroke. O pre-strokehold representa uma pausa no movimento das maos entre apreparation e o stroke. O stroke e o gesto em si. O post-stroke hold representa uma pausa no movimento das maosentre o stroke e a retraction. E a retraction compreende otempo que a mao leva para voltar a posicao de rest. Umafase chamada hold e inserida nesta proposta e corresponde aum perıodo em que ha ausencia de movimento, porem car-rega informacao e geralmente ocorre entre a preparation ea retraction. O stroke e a unica fase obrigatoria dentro daunidade gestual. Uma unidade gestual e o perıodo entre amao sair da posicao de rest e retornar para a posicao de rest[3].

O presente trabalho e motivado pelo estudo realizado porMadeo [4]. Nele, a autora utilizou uma representacao dosaspectos temporais de um gesto, para entao implementar asegmentacao das suas fases usando Support Vector Machines(SVM). Outros autores exploraram o mesmo problema ouproblemas similares, fazendo uso de diferentes abordagenspara representar os gestos e diferentes tecnicas para imple-mentar a segmentacao das fases. Uma revisao de literaturaneste topico e apresentada em [5].

2. APRESENTAÇÃO DO PROBLEMAMadeo [4] focou seu trabalho em explorar a SVM classica,

a Echo-State e SVMs com kernels recorrentes, na segmenta-cao das fases do gesto, concluindo que e necessario um tra-balho extenso de ajuste de parametros dos algoritmos paraque se alcance resultados satisfatorios. Porem, a autora naorealizou uma exploracao abrangente da representacao de da-dos. Essa lacuna em seu estudo aliada as diferentes formaspossıveis de representar os aspectos que definem um gestodefinem o problema que e tratado no presente trabalho. Oobjetivo da pesquisa entao e a busca da representacao dedados mais discriminante para os gestos, considerando queseus aspectos espaciais, temporais e estruturais precisam es-tar representados de forma que a informacao relacionada aeles seja usada na segmentacao das fases.

Na literatura encontra-se tanto iniciativas que usam re-presentacao que expressa apenas algum aspecto dos gestos,quanto iniciativas que procuram combinar, de forma explı-

cita ou implıcita, a informacao referente a diferentes aspec-tos. Contudo, tais estudos delimitam areas de aplicacaoespecıficas, com caracterısticas proprias, que dificultam atransferencia de conhecimento entre diferentes domınios.

O domınio de segmentacao das fases do gesto traz desafiospara a area de reconhecimento de padroes. Em uma analisesimples e empırica poder-se-ia dizer que desde que a ges-ticulacao se da principalmente com mao dominante, e queentre as fases de um gesto percebe-se alteracoes da intensi-dade do movimento (stroke seria a fase de maior intensidadee o rest o perıodo de menor intensidade), entao uma repre-sentacao adequada poderia ser a velocidade escalar da maodireita. Ou, imaginando que o perıodo de rest ocorre quandoas maos estao abaixo do nıvel da cintura e a unidade gestualocorre acima do nıvel da cintura, o uso da informacao re-ferente a coordenada espacial das maos deveria fazer parteda representacao. Entretanto, analises detalhadas mostramque o uso isolado dessas informacoes gera uma segmenta-cao equivocada pois um hold, como o rest, possui ausenciade movimento, e o rest pode ocorrer na posicao de bracoscruzados acima da cintura.

A partir dessa analise empırica do problema e do estudoda literatura, pode-se adotar como hipotese que utilizar umarepresentacao computacional que considere apenas um as-pecto descritivo do gesto nao e suficiente para obter bonsresultados de segmentacao de suas fases. Ha, portanto, anecessidade de embutir informacoes de naturezas diferentesna representacao, cobrindo a descricao dos aspectos espaci-ais, temporais e estruturais de um gesto.

3. PROPOSTA DE SOLUÇÃOO problema da representacao dos gestos deste trabalho

exige um estudo exploratorio sobre as alternativas apresen-tadas na literatura, e a experimentacao de tais alternativasno problema de segmentacao das fases do gesto. A expe-rimentacao deve ser implementada a partir de tecnicas dereconhecimento de padroes e executada em um contexto con-trolado, sobre o qual se tenha conhecimento das particulari-dades da gesticulacao e das fases dos gestos executados.

O atendimento ao primeiro requisito sera realizado com ouso de algoritmos de aprendizado de maquina. Algoritmosde aprendizado supervisionado possibilitarao a compreen-sao da capacidade discriminativa de cada representacao dedados, sob a luz da segmentacao de gestos realizadas porespecialistas humanos. A rede neural Multilayer Perceptron(MLP) sera usada para esse proposito pois e um aproxima-dor de funcoes universal e tem um treinamento relativamenterapido. Algoritmos de aprendizado nao supervisionado pos-sibilitarao tanto a verificacao do poder de discriminacao decada uma das representacoes de uma maneira imparcial, ouseja, sem o vies da correcao do erro de segmentacao, quantoa identificacao da necessidade de reestruturar as fases dogesto para um esquema diferente daquele apresentado porMcneill [6] e Kendon [2]. A rede neural Self Organizing Maps(SOM) sera usada para esse proposito, por conta de sua ca-pacidade de reducao de dimensionalidade, possibilitando avisualizacao da estrutura topologica dos grupos.

O segundo requisito sera atendido com o uso do conjuntode dados Gesture Phase Segmentation Data Set1. Esse con-junto e composto por caracterısticas extraıdas de vıdeos com

1https://archive.ics.uci.edu/ml/datasets/Gesture+Phase+Segmentation


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pessoas gesticulando durante a atividade de contacao de his-torias, e esta rotulado segundo a segmentacao das fases dogesto realizada por quatro especialistas. Os gestos foramcaptados com o sensor MS Kinect e organizados em arquivoscom informacao sobre coordenadas espaciais de maos, pul-sos, tronco e cabeca e informacoes referentes a velocidade eaceleracao das maos e pulsos. Outras informacoes descriti-vas deverao ser extraıdas para compor a exploracao previstaneste trabalho. Algumas possibilidades sao a angulacao edirecao dos gestos, e a extracao de informacao sintatica combase na gramatica apresenta por [3].

4. AVALIAÇÃO DA SOLUÇÃOA avaliacao da adequabilidade das representacoes de da-

dos sera mediante os resultados dos algoritmos MLP e SOM.Os procedimentos de avaliacao compreenderao aqueles jatradicionais para classificadores e modelos de agrupamento,e tambem a partir da avaliacao dos resultados sob o pontode vista dos especialistas, conforme proposto em [4].

A analise das classes geradas pelas MLPs sera realizadapara verificar sua aderencia aos segmentos esperados. Quantomelhor for o resultado produzido, mais adequada sera a re-presentacao de dados em uso. Essa avaliacao se dara pelaaplicacao de medidas de acuracia e da analise de matrizesde confusao. Porem, faz-se util ainda uma analise deta-lhada dos tipos de erros cometidos pelas MLPs, de formaque se possa entender quais sao os aspectos em que cadarepresentacao de dados falha. A analise sobre os gruposformados pelo algoritmo SOM sera realizada sob dois aspec-tos: qualidade dos agrupamentos formados, usando ındicesde validacao internos e externos; relacionamento topologicodos grupos fornecido pelo mapa de saıda do SOM, o qualsera realizado por meio de inspecoes visuais suportadas porferramentas de visualizacao apropriadas.

5. ATIVIDADES REALIZADASPara a conducao deste trabalho em direcao a responder a

questao de pesquisa delineada e verificar a hipotese estabe-lecida, as seguintes atividades sao previstas: revisao explo-ratoria e sistematica da literatura; implementacao dos algo-ritmos MLP, SOM e procedimentos de avaliacao usando aferramenta Matlab; selecao empırica e automatica e combi-nacao de representacoes de dados via experimentos compu-tacionais; analise e documentacao dos resultados. A revisaode literatura esta em fase de conclusao. Foi realizada uma re-visao sistematica sobre representacao de dados para analisede gestos e revisoes exploratorias sobre a area de aplicacao.Toda a revisao bibliografica sera continuamente atualizadaate o termino da escrita da dissertacao. Os algoritmos MLPe SOM foram implementados para testes preliminares, po-rem estao sendo refinados para que se adequem ao volumede execucoes necessarias e ao tipo de avaliacao que serarealizada. As medidas e procedimentos de avaliacao estaoimplementados. Estudos preliminares simplificados necessa-rios para embasar a hipotese deste trabalho foram realizadosusando o algoritmo K-means. A representacao do gesto foicaracterizada apenas pela velocidade escalar da mao direitareferente a cada frame do vıdeo. O K-means foi executadocom k = 5 para verificar o quao aderente as fases do gestorest, preparation, stroke, hold e retraction, seus resultadospoderiam ser. Verificou-se uma aderencia de 43% em termosde frames de vıdeos segmentados corretamente em relacao

a classificacao do especialista. Assim ha uma confirmacaoparcial sobre a hipotese em estudo. A figura 1 mostra umtrecho do vıdeo representado pela velocidade. Na base dografico as linhas dizem respeito as fases obtidas e esperadas.As marcacoes em vermelho ilustram os erros de segmenta-cao.

Figura 1: Velocidade escalar X fases do gesto

6. CONCLUSÃOCom este estudo e esperado contribuir com a expansao do

conhecimento na area de analise de gestos no que diz res-peito a representacao de dados adequada para analise dasfases do gesto. Embora existam muitos estudos correlatos,nao foi encontrado nenhum que explore detalhadamente re-presentacoes para dados gestuais avaliando sua adequacaoquanto a descricao de aspectos espaciais, temporais e estru-turais. Ademais, a exploracao das representacoes via algo-ritmos de aprendizado nao supervisionado, ainda pouco ex-plorados nessa area, traz a possibilidade de eliminar o viesintroduzido na analise supervisionada.

7. REFERÊNCIAS[1] T. G. Dietterich. Machine learning for sequential data:

A review”. In Proc. of Joint Structural, Syntactic, andStatistical Pattern Recogn. International Workshops,pages 15–30. Springer, 2002.

[2] A. Kendon. Gesticulation and speech: Two aspects ofthe process of utterance. The Relationship of verbal andnonverbal communication, pages 207–227, 1980.

[3] S. Kita, I. Gijn, and H. Hulst. Movement phases insigns and co-speech gestures, and their transcription byhuman coders. In Proc. of Int. Gesture WorkshopBielefeld, pages 23–35. Springer, 1998.

[4] R. C. B. Madeo, S. M. Peres, and C. A. Lima. Gesturephase segmentation using support vector machines.Expert Systems with Applications, 56:100 – 115, 2016.In press.

[5] R. C. B. Madeo, P. K. Wagner, and S. M. Peres. Areview of temporal aspects of hand gesture analysisapplied to discourse analysis and natural conversation.Int. J. of C. Sci. & Inf. Tech., 5(4), dec. 2013.

[6] D. Mcneill. Hand and mind: What the hands revealabout thought. 1992.

[7] N. A. Smith. Linguistic Structure Prediction. Morgan &Claypool, 2011.


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Alinhamento Interativo de Ontologias usando Anti-Padrões de Alinhamento

Alternative Title: Interactive Ontology Alignment using Alignment Antipatterns

Jomar da SilvaDepartamento de Informática

Aplicada - UNIRIOAv. Pasteur 458,

Rio de Janeiro,[email protected]

Fernanda Araujo BaiãoDepartamento de Informática



Kate RevoredoDepartamento de Informática



RESUMOO progresso nas tecnologias de informação e de comunicação tornou disponível uma grande quantidade de repositórios de dados, mas com uma grande heterogeneidade semântica, o que dificulta a sua integração. Um processo que tem sido utilizado para resolver este problema é o alinhamento de ontologias, que tenta descobrir as correspondências existentes entre as entidades de duas ontologias distintas, as quais por sua vez estruturam os conceitos que definem os dados armazenados em cada repositório. Existem várias abordagens na literatura para o alinhamento de ontologias, dentre as quais destaca-se a abordagem interativa, que considera a participação de especialistas para melhorar a qualidade do alinhamento final. Na abordagem interativa, uma questão importante é a eficiência da participação do especialista. Apesar dos avanços nos resultados obtidos na literatura, há ainda erros recorrentes nos alinhamentos obtidos pelas propostas de alinhamento interativo de ontologias, o que pode ser comprovado por uma iniciativa de avaliação conduzida anualmente pela comunidade científica (OAEI). Neste trabalho, é proposta uma estratégia interativa para o alinhamento de ontologias, denominada ALIN, que busca a aumentar a eficiência da participação do especialista através da utilização de anti-padrões de alinhamento. Uma experiência inicial com a estratégia ALIN foi avaliada, considerando 3 anti-padrões disponíveis na literatura, e os resultados comprovaram o potencial da abordagem.

Palavras-ChaveAlinhamento de Ontologias, Ontologia, Alinhamento interativo de Ontologias, Anti-padrão de alinhamento.

ABSTRACTA large amount of data repositories became available due to the advances in information and communication technology. Those repositories, however, are highly semantically heterogeneous, which hinders their integration. Ontology alignment has been successfully applied to solve this problem by discovering correspondences between two distinct ontologies which, in turn,

conceptually define the data stored in each repository. Among the various ontology alignment approaches that exist in the literature, interactive ontology alignment includes the participation of experts to improve the quality of the final alignment. An important issue for interactive ontology alignment proposals is to maximize the efficiency of the expert participation. According to OAEI (an evaluation initiative conducted annually), despite the advances in this field there are still recurrent errors in the final alignments obtained by the interactive ontology alignment proposals. In this paper we propose ALIN, an interactive ontology alignment approach that increases the efficiency of the expert participation through the use of alignment anti-patterns. An initial experience with ALIN strategy was evaluated, considering three anti-patterns available in the literature, and the results proved the potential of the approach.

Categories and Subject DescriptorsH.2.1 Logical Design - Data models

General TermsAlgorithms, Measurement, Design.

KeywordsInteractive Ontology Matching, Ontology, Correspondence Anti-pattern.

1. INTRODUÇÃOO processo de alinhamento de ontologias tem como um de seus propósitos reduzir a heterogeneidade semântica entre representações distintas de um mesmo domínio. A existência de tal heterogeneidade se deve ao natural instinto humano de ter perspectivas diferentes e assim modelar situações semelhantes utilizando conceitualizações diferentes.

O processo de alinhamento de ontologias busca descobrir correspondências entre entidades relacionadas em ontologias [3]. Vários trabalhos já foram propostos na literatura para suportar este processo, entre eles se destacam os que seguem a abordagem interativa, que consideram a participação de um especialista no domínio que foi modelado pelas ontologias[4]. Esta abordagem tem alcançado resultados superiores às abordagens não-interativas, mas ainda há espaço para se alcançar melhores resultados [4].



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Uma questão importante no alinhamento interativo de ontologias é a eficiência na participação do especialista que é medida pela quantidade de correspondência corretas achadas em relação ao número de interações com o especialista.

Um anti-padrão de alinhamento, também chamado padrão problemático de alinhamento, é, mais precisamente, uma combinação de correspondências que geram uma insatisfabilidade de um conceito [5]. O alinhamento da Figura 1, por exemplo, é inconsistente logicamente, pois cada instância da classe o1:e1 é também instância da classe o2:e1 (pela equivalência , indicada pela seta de duas pontas), e cada instância de o1:e1 também é instância de o1:e2 (pela herança). Ainda, cada instância de o1:e2 é também instância de o2:e2 (pela equivalência) e, portanto, podemos deduzir que que as instâncias de o2:e1 são também instâncias de o2:e2, o que gera uma contradição lógica, pois o2:e1 e o2:e2 são disjuntas.

Figura 1. Anti-padrão de disjunção e generalização [1]

Guedes [1] definiu empiricamente um conjunto de anti-padrões, escavados a partir dos resultados de ferramentas avaliadas pela OAEI [8], dentre os quais está o descrito na Figura 1, e os aplicou para melhorar a qualidade do resultado de um processo de alinhamento de forma não interativa, retirando do alinhamento correspondências que levavam a inconsistências, de acordo com os anti-padrões.

Neste trabalho são avaliados os benefícios de considerar anti-padrões em uma abordagem interativa para o alinhamento de ontologias, denominada ALIN, com vistas a aumentar a eficiência na participação do especialista. Um primeiro experimento considerando 3 anti-padrões, definidos em Guedes [1], é descrito e seus resultados positivos mostram o potencial da abordagem ALIN.

Este artigo está estruturado como a seguir: A seção 2 apresenta o problema, a seção 3 mostra a proposta de solução, a seção 4 o projeto de avaliação da solução, a seção 5 mostra as atividades já realizadas e a 6 a conclusão a que se chegou.

2. APRESENTAÇÃO DO PROBLEMAA OAEI (Ontology Alignment Evaluation Initiative) é uma iniciativa internacional cuja meta é avaliar as ferramentas de alinhamento de ontologias existentes, publicando resultados comparativos entre elas. A OAEI disponibiliza alinhamentos de referência para diversos domínios de avaliação (datasets). Embora muitos trabalhos já tenham sido realizados na área [1][2][5][6] os resultados expostos pela OAEI mostram que ainda há espaço para a melhoria dos alinhamentos gerados.

Para avaliar a qualidade do alinhamento gerado, duas medidas são comumente utilizadas: precisão e cobertura. Tais medidas são

calculadas comparando-se o alinhamento gerado (do qual se quer avaliar a qualidade) com o alinhamento de referência (o conjunto de correspondências que são reconhecidamente verdadeiras). A precisão mede o quão correto é o alinhamento gerado, e é calculada como a razão entre o número de correspondências do alinhamento gerado que estão presentes no alinhamento de referência e o número total de correspondências do alinhamento gerado. A cobertura é calculada como a razão entre o número de correspondências do alinhamento gerado que estão presentes no alinhamento de referência e o número total de correspondências do alinhamento de referência. Há uma terceira medida, chamada medida-F, que é a média harmônica entre a precisão e a cobertura.

3. PROPOSTA DE SOLUÇÃOEste trabalho propõe o ALIN, uma estratégia interativa para o processo de alinhamento de ontologias que integra o uso de classificadores e clusterizadores como na abordagem Jarvis [2] com anti-padrões a cada interação com o especialista, estendendo portanto a proposta de Guedes [1].

A utilização dos anti-padrões se dá por ocasião da interação com o especialista. Caso o especialista responda “sim”, indicando que um par de entidades é uma correspondência, todos os pares incompatíveis com ele, de acordo com os anti-padrões, são classificados como “não”, indicando que estas correspondências não pertencem ao alinhamento. Isso amplifica as respostas dadas, pelo especialista, podendo-se saber a resposta para várias correspondências com somente uma pergunta ao especialista.

4. PROJETO DE AVALIAÇÃO DE SOLUÇÃOO projeto de avaliação de solução abrange a utilização de um programa já parcialmente feito que, quando completo, implementará a proposta de solução. A abordagem ALIN está sendo implementada utilizando as seguintes APIs em Java: Weka, com rotinas estatísticas e de KDD [8]; Simmetrics, com métricas de similaridade baseadas em strings [7]; WS4J, com métricas linguísticas baseadas na Wordnet [9]; e Alignment, que contém rotinas para manipulação de ontologias escritas em OWL [10].

A avaliação da abordagem ALIN será realizada considerando os resultados disponibilizados pela OAEI[8]. Serão utilizadas na avaliação os datasets disponibilizados para avaliação de uma ferramenta interativa: Conference, Anatomy e Largebio.

5. ATIVIDADES JÁ REALIZADASJá foi construído parte do programa que implementa a abordagem ALIN, com 3 anti-padrões definidos em Guedes[1], o que permite fazer uma avaliação inicial da utilização de anti-padrões no alinhamento interativo.

O experimento contemplou duas execuções. A primeira execução, sem a utilização dos anti-padrões, reproduziu a abordagem Jarvis [2]. A segunda execução seguiu a abordagem ALIN, incorporando os anti-padrões a cada interação com o especialista.

O dataset, disponibilizado pela OAEI, escolhido para esta avaliação inicial foi no domínio de conferências acadêmicas. O conference dataset é composto por 7 ontologias. Existe um alinhamento de referência entre cada par de ontologias, totalizando 21 alinhamentos de referência. Quanto à interação, cada feedback do especialista foi implementado através de uma


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consulta ao alinhamento de referência, que retorna se um par de entidades é uma correspondência ou não.

A cada execução, as medidas de qualidade alcançadas serão a média dos valores encontrados nos alinhamentos gerados para cada par de ontologias do conference dataset ( a média dos 21 pares ). A abordagem ALIN será avaliada segundo o impacto causado pela utilização dos anti-padroes na qualidade do alinhamento gerado, em termos de medida-F, e quanto à eficiência da participação do especialista no processo de alinhamento.

Em cada execução houve 5 iterações e foram definidos os parâmetros número de perguntas iniciais igual a 8 e número de perguntas por iteração igual a 3, dando um máximo de 23 interações com o especialista por par de ontologias. Foram encontrados os resultados mostrados no gráfico da figura 2.

Figura 2. Valores de medida-F resultantes das execuções

A eficiência da participação do especialista também foi avaliada. Uma característica da utilização de anti-padrões é que, quando o especialista informa à abordagem ALIN que determinado par de entidades é uma correspondência, indiretamente informa que todos os outros pares inconsistentes com esta correspondência não pertencem ao alinhamento. Isto amplifica a propagação do conhecimento do especialista a cada feedback. Por exemplo, no alinhamento entre as ontologias conference e ekaw (pertencentes ao conference dataset da OAEI), foram selecionados 52 pares de entidades para serem avaliados pelo especialista. Na primeira execução, sem considerar anti-padrões, 36 pares são avaliados, sendo 23 diretamente pelo especialista e 13 por métricas de similaridade. Na segunda execução, quando são levados em consideração anti-padrões, dos 52 selecionados, 47 pares são avaliados, sendo 23 diretamente pelo especialista,13 por métricas de similaridade e 11 pares foram classificados observando-se os anti-padrões. Quando não se levou em consideração os anti-padrões, as medidas de qualidade deste alinhamento foram: precisão = 0.722, cobertura = 0.52 e medida-F = 0.604. Já utilizando anti-padrões, as medidas de qualidade foram: precisão = 0.736, cobertura = 0.56 e medida-F = 0.636.

6. CONCLUSÃOPara avaliar se a utilização de anti-padrões aumenta a qualidade de um alinhamento de ontologias gerado por uma abordagem interativa, foi proposta a abordagem ALIN. Uma implementação parcial da abordagem proposta foi avaliada sobre o conference dataset da OAEI, comparando os resultados obtidos contra os resultados da abordagem Jarvis, a qual não considera anti-

padrões. Os resultados obtidos mostraram que a utilização de anti-padrões aumenta tanto a precisão como a cobertura do alinhamento obtido.

Uma outra observação importante é o aumento do número de pares de entidades avaliados pela abordagem, embora o número de interações com o especialista permaneça constante. A eliminação daqueles pares que não podem estar no alinhamento permite que o especialista responda somente às perguntas de correspondências que não são incompatíveis com outros pares já escolhidos. O aumento da qualidade também parece estar relacionado a isto. Alguns pares não selecionados anteriormente para avaliação podem ser agora avaliados, e alguns desses pares podem estar no alinhamento.

A abordagem ALIN se diferencia dos trabalhos existentes na literatura em vários aspectos. Em Guedes[1] a utilização dos anti-padrões se dá somente ao final do processo de alinhamento, enquanto na abordagem ALIN proposta os anti-padrões são considerados a cada interação com o usuário. Ainda, com relação à proposta de Lopes[2], ALIN se diferenciou pela utilização de anti-padrões durante o processo e não ao final dele, eliminando das possíveis interações aquelas inconsistentes com as que foram positivadas pelo especialista. Os resultados do experimento mostraram que a sinergia entre o feedback do especialista e os anti-padrões contribuiu para aumentar a qualidade do alinhamento e melhorar a eficiência da participação do especialista.

A implementação atual se baseia na hipótese de que o especialista nunca erra, o que nem sempre é verdade. Vai ser implementado na abordagem um parâmetro indicando uma margem de erro para o especialista. Será estudada, também, a utilização de outros anti-padrões, assim como a utilização de anti-padrões em outras fases do processo de alinhamento.

7. REFERÊNCIAS:[1] Guedes, A.. Baião F., Revoredo K. On the Identification and Representation of Ontology Correspondence Antipatterns, WoMO@FOIS, CEUR Workshop Proceedings, v. 1248, CEUR-WS.org, 2014 [2] Lopes V. Alinhamento Interativo de Ontologias: Uma Abordagem Baseada em Query-by-Committee, Dissertação de Mestrado, UNIRIO, Rio de Janeiro, RJ, Brasil, 2014[3] Shvaiko P., Euzenat J. Ontology matching, Springer, 2a ed., 2013[4] Paulheim H., Hertling S., Ritze D. Towards Evaluating Interactive Ontology Matching Tools, The Semantic Web: Semantics and Big Data, LNCS 7882, pp 31-45, 2013[5] Meilicke C. Alignment Incoherence in Ontology Matching, Tese de Doutorado, Universidade de Mannheim, Alemanha, 2011[6] Guedes A., Baião F., Revoredo K. Digging Ontology Correspondence Antipatterns, Proceedings 5th International Conference on Ontology and Semantic Web Patterns (WOP'14), CEUR Workshop Proceedings, v. 1302, pp. 38-48, 2014[7] Simmetrics. Disponível em www.coli.unisaarland.de/courses/LT1/2011/slides/stringmetrics.pdf. Acesso em: 11/04/2016 [8] WEKA Manual, The University of Waikato, 2015. [9] WS4J. Disponível em code.google.com/archive/p/ws4j/. Acesso em: 11/04/2016 [10] Alignment API. Disponível em alignapi.gforge.inria.fr/. Acesso em: 11/04/2016


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Análise das fases do gesto: a influência do contexto naexecução das fases e na indução de modelos de

aprendizado de máquina supervisionado

Alternative Title: Analysis of phases of gesture: the influence of context onimplementation of phases and in the induction of supervised machine learning

models

Jallysson M. RochaUniversidade de São Paulo

03828-000 São Paulo, [email protected]

Sarajane M. PeresUniversidade de São Paulo


Clodoaldo A. M. LimaUniversidade de São Paulo


RESUMOGestos sao acoes que fazem parte da comunicacao humana.Eles ocorrem junto com a fala e se manifestam por acoespropositais, como o uso das maos para explicar uma forma,ou como padroes de comportamento, como cocar a cabeca.Ha diferentes linhas de estudo que exploram essa tematicae entre elas esta a que analisa os gestos a partir de fa-ses (descanso, preparacao, stroke, hold e retracao). Nessecontexto faz-se util o desenvolvimento de sistemas capazesde automatizar a segmentacao de um gesto em suas fases,principalmente porque a partir da compreensao das fases epossıvel melhorar o entendimento do discurso possibilitandomelhorias interessantes para sistemas que visam propiciaruma interacao humano computador mais natural. Tecnicasde aprendizado de maquina supervisionado ja foram aplica-das a este problema e resultados promissores foram obtidos.Contudo, ha uma dificuldade inerente a esta area, que semanifesta na alteracao do contexto de execucao dos gestos.Este e o problema abordado por esta pesquisa, a qual obje-tiva estudar a variabilidade do padrao inerente a cada umadas fases do gesto quando executadas por um mesmo indivı-duo, porem em diferentes contextos de producao do discurso.

Palavras-ChaveAnalise de Gesto, Fases do Gesto, Aprendizado de Maquina,Maquina de Vetores Suporte

ABSTRACTGestures are actions that are part of human communication.They occur along with speech and may manifest by a deli-berate action, as the use of hands to explain a shape, or as a


pattern of behavior, like scratching head. There are differentline of studies that explore this theme and among them is onethat analyzes the gestures from phases (rest, preparation,stroke, hold and retraction). In this context it makes usefulthe development of systems capable of automating the seg-mentation of a gesture in their phases, mainly because fromthe understanding on phases it is possible to improve decomprehension on discourse, supporting improvements forsystem that aims to offer a more natural human-computerinteraction. Supervised machine learning techniques havebeen applied to this problem and promising results were ob-tained. However, there is a difficulty inherent in the analy-sis of the phases of gesture, which manifests itself in chan-ging the context in which the actions are executed. This isthe problem addressed by the research proposed here, whichaims to study the variability inherent pattern to each phaseof the gesture when they occur from the same individual,though in different contexts of production of speech.

Categories and Subject DescriptorsH.4.m [Information Systems Applications]: Miscellane-ous; I.5.4 [Pattern Recognition]: Applications—Compu-ter Vision

General TermsExperimentation

KeywordsAnalysis of Gesture, Gesture Phases, Machine Learning,Support Vector Machine

1. INTRODUÇÃODentre as diferentes possibilidades de estudo dos gestos

esta aquela que presume que os gestos sao compostos porunidades gestuais e estas, por sua vez, compostas por fa-ses gestuais [4]. Gestos manuais sao compostos por estasfases e se constituem como o principal elemento da gesti-culacao natural realizada durante a comunicacao. As fasesdo gesto estao ligadas ao que Kendon [5] chamou de “mo-vement excursions”. Segundo o mesmo autor, uma pessoa


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faz uma ou varias “movement excursions” durante um dis-curso. Estas excursoes se referem a movimentos das maosde alguma posicao de descanso para uma regiao no espacona qual um movimento importante ocorre, e depois, de voltapara a posicao de descanso. Toda a excursao do movimentoe chamada de unidade gestual, enquanto as posicoes que asmaos assumem entre elas sao chamadas de posicoes de des-canso. Uma unidade gestual pode ser segmentada nas fasesdo gesto: preparacao, na qual a mao se move para a posicaoem que o conteudo do gesto sera expressado; pre-stroke hold,a qual e uma breve pausa no fim da preparacao; stroke, quecontem o pico de esforco do gesto e expressa seu conteudosemantico; pos-stroke hold, que e uma breve pausa no fim deum stroke; retracao, na qual a mao retorna para a posicaode descanso. Adicionalmente, Kita [6] sugere que as fasespre-stroke hold, stroke e pos-stroke hold compoem uma faseexpressiva do gesto, o hold independente, isto e, uma pausaque expressa o conteudo semantico do gesto.

Diferentes autores trabalham com analise automatica dasfases (todas ou algumas em especıfico) e fazem uso de al-goritmos de aprendizado de maquina em seus estudos. Se-gundo [8], e pertinente definir “aprendizado de maquina”(AM), de maneira ampla e generica, dizendo que AM incluiqualquer programa de computador que seja capaz de melho-rar seu desempenho na resolucao de alguma tarefa por meiodo uso da experiencia. Considerando o ponto de vista destetrabalho, o AM sera implementado segundo os preceitos doparadigma de aprendizado indutivo, no qual os argumentosde raciocınio sao baseados na extrapolacao de premissas, ouseja, conclusoes gerais sobre o objeto de estudo sao obtidasa partir de um conjunto de premissas que representam umconjunto particular de exemplos.

2. APRESENTAÇÃO DO PROBLEMAA manifestacao dos gestos durante a comunicacao, geral-

mente, e de facil compreensao, mas pode assumir nıveis maiscomplexos de interpretacao, a depender do aspecto sendoanalisado. Assim pesquisadores de diversas areas sao inte-ressados em entender como se da a relacao dos gestos comoutros elementos do sistema linguıstico, seja para suportarestudos das areas da Linguıstica e da Psicolinguıstica, sejapara melhorar a interacao homem-maquina. Nesse contexto,se faz util o desenvolvimento de sistemas capazes de auto-matizar a segmentacao de um gesto em suas fases, de formaa tratar uma dessas relacoes, que decorrem da gesticulacaonatural executada durante o discurso.

Porem, ha uma dificuldade inerente a analise das fases dogesto que se manifesta na alteracao do contexto em que elee executado. Embora existam algumas premissas para defi-nicao do padrao de manifestacao de cada fase do gesto, emcontextos diferentes, elas podem sofrer variacoes que levama analise automatica para um nıvel de alta complexidade.O problema estudado nesse projeto de mestrado e motivadopelos estudos de Ramakrishnan e Madeo [10, 7], que defen-dem que segmentar as fases do gesto e uma tarefa altamentesubjetiva e dependente do contexto de producao do discurso;tambem, os autores modelaram o problema de segmentacaode gestos como uma tarefa de classificacao a ser resolvidapor aprendizado de maquina supervisionado. Porem, os es-tudos citados fizeram estudos superficiais sobre a influenciado contexto na producao dos gestos, incluindo suas fases.

Assim, estabelece-se como hipotese nessa pesquisa que opadrao de gesticulacao natural, embora analisado em rela-

cao a um mesmo executor, e dependente do contexto deexecucao. Variaveis como nıvel de estresse ou de atencao,objetivo de comunicacao e publico alvo, interferem na cons-trucao do discurso (fala e gestos). Modelos classificadorestem um grau de sensibilidade a variabilidade de padroes, epodem fornecer mecanismos para observa-la. A variabili-dade advinda da mudanca de contexto sera percebida pelosmodelos e sera medida a partir das alteracoes ocorridas noseu desempenho. No intuito de verificar a hipotese deli-neada, assume-se como principal objetivo deste projeto demestrado a analise referente a se, e como, a segmentacaodas fases do gesto manual, em funcao do contexto de execu-cao, influenciam o desempenho dos classificadores, e aindaa analise de se, e como, a avaliacao de tal desempenho poderevelar informacoes que comprovem as influencias dos con-textos sobre a manifestacao dos gestos.

3. PROPOSTA DE SOLUÇÃOEsta pesquisa se caracteriza como uma pesquisa aplicada,

empırica, explanatoria e quantitativa. Para alcancar os ob-jetivos delineados e verificar a hipotese, estabelece-se comomeio de estudo a experimentacao computacional aplicadaao problema especıfico de segmentacao de fases do gesto.A modelagem computacional para as experimentacoes rece-bem como entrada uma sequencia de frames de vıdeo refe-rente a captura da gesticulacao natural durante a producaode discursos em diferentes contextos. Os frames de vıdeossao manipulados computacionalmente por meio de abstra-coes organizadas em estruturas de dados. A saıda de cadaexperimento e um modelo classificador capaz de predizer afase do gesto que ocorre em cada um dos frames do vıdeo.Assim, as analises a serem desenvolvidos estarao baseadasna observacao de um conjunto de dados referentes a gesti-culacao, conferindo o carater empırico a pesquisa. Ainda,desta discussao conclui-se que esta pesquisa tem o intuitode identificar fatores – a variabilidade no desempenho dosmodelos classificadores – que determinam a ocorrencia deum fenomeno – a influencia do contexto sobre a execucaodas fases do gesto – conferindo a ela o carater explanatorio.

Ainda como parte da solucao proposta esta a geracao dedois protocolos: (a) de aquisicao de dados de forma queo ambiente de experimentacao contenha sessoes de gesticu-lacao com caracterizacoes variadas (monologos e dialogos;improvisacao e descricao; exposicao oral), obtidas a partirde diferentes pessoas executando todos os contextos defi-nidos em diferentes locais e turno; os dados serao captadospor sensores Microsoft Kinect, posicionados a uma distanciacontrolada, de forma a nao causar incomodo; os dados seraodocumentados para que seja possıvel realizar a rotulacao doconjunto de dados; e (b) de avaliacao do desempenho quan-titativo dos classificadores, no que diz respeito a avaliacaode suas capacidades de segmentacao das fases do gesto, eno que diz respeito a comparacao de seus desempenhos paraavaliacao da variabilidade dos padroes que caracterizam asfases do gesto em diferentes contextos.

Alem disso, a analise dos dados proposta se baseia emaprendizado supervisionado, entao os dados serao rotuladospor pelo menos dois rotuladores, e analises de concordan-cia [2, 1] serao realizadas. Os dados rotulados serao pre-processados e representados vetorialmente, de forma ade-quada para apresentacao a tecnica de Maquinas de Vetoresde Suporte, metodo amplamente utilizado em diversas areasde aplicacao, incluindo analise de fases do gesto [10, 7].


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4. AVALIAÇÃO DA SOLUÇÃOTradicionalmente, uma medida de avaliacao aplicada a

classificadores e a acuracia. A acuracia de um classifica-dor deve ser obtida em termos de seu erro de generalizacao.Entretanto, para o caso de classificadores binarios, e tam-bem necessario analisar a matriz de confusao e as medidasde avaliacao geradas a partir dela [3] e [9], com destaquepara a revocacao, a precisao e taxa de falsos positivos, dasquais sao derivadas a medida F-score a as curvas ROC.

No caso especıfico da tarefa de analise de fases de gesto,e interessante avaliar o desempenho do classificador sob oponto de vista de um especialista que usara o resultado pro-duzido pelo algoritmo. Assim, como a abordagem aqui ado-tada esta pautada na analise do vıdeo frame a frame e trata-se de uma abordagem baseada em aprendizado supervisio-nado, medidas para analise de desempenho de classificadoresdeveriam considerar que: (a) erros de classificacao cometidosna transicao entre fases devem ser analisados de forma dife-renciada dos erros cometidos dentro de uma fase – gerandomedidas de acuracia e matrizes de confusao ponderadas; (b)a comparacao do resultado do classificador a segmentacaorealizada por um especialista deve ser feita de forma a con-siderar que a precisao da segmentacao humana, assim comoa sua consistencia, esta sujeita a imprecisoes nas regioes detransicoes entre fases. Os autores em [10] e [7] adotaramcomo medida adicional de avaliacao dos classificadores o nu-mero de segmentos classificados corretamente, considerandoque porcentagens de frames (consecutivos e nao consecuti-vos) corretamente classificados dentro de uma fase.

5. ATIVIDADES JÁ REALIZADASComo parte do desenvolvimento do projeto, ja foram rea-

lizados estudos exploratorios referentes a area de aplicacao(segmentacao das fases do gesto) e da area de aprendizadode maquina (geracao e avaliacao de classificadores e Maqui-nas de Vetores de Suporte). Atualmente, esta em fase determino a realizacao de uma revisao sistematica focada emestudos que tratam da analise de gestos manuais conside-rando o contexto de execucao ou a dependencia ao usuario.No ponto atual de desenvolvimento da revisao sistematicaja foi possıvel verificar que nao existem estudos tratando ocontexto e a dependencia do usuario na area de aplicacaode segmentacao das fases do gesto, alem de [10, 7]. Porem,ha um volume grande de estudos que analisam tais aspectosconsiderando outros tipos de analise de gestos. A transferen-cia de conhecimento entre domınios, neste caso, pode ser degrande valia para o presente projeto, principalmente no quediz respeito a construcao do ambiente de experimentacao.

Para a execucao da coleta de dados para a experimen-tacao, um protocolo foi estabelecido e formalizado em pro-jeto que esta submetido a um comite de etica em pesquisa.Desde que a coleta de dados envolvera a participacao de se-res humanos, havendo necessidade de captacao da imagemdas pessoas e de submete-las a um processo com risco decausar algum tipo de estresse, a aprovacao por este comitese faz necessaria. Tambem houve um avanco no estabele-cimento dos protocolos de avaliacao, como resumidamentedescrito no final da secao 4. Por fim, foram realizados al-guns experimentos preliminares de reconhecimento do tipode dado que sera trabalhado neste projeto, usando o GesturePhase Segmentation Data Set.1

1https://archive.ics.uci.edu/ml/datasets/Gesture+

6. CONCLUSÃOEste projeto tem como objetivo principal estudar como o

contexto influencia na execucao das fases do gesto e, dianteda analise automatica de gestos, como essa influencia afetaos modelos de analise. A partir da influencia que tais mo-delos sofrem, pretende-se extrair informacao que demonstreo efeito sofrido pela gesticulacao quando relacionada a dife-rentes contextos de discurso. Espera-se verificar a hipotesedelineada neste trabalho e tambem contribuir com a area deanalise de gestos em termos de: (a) proposicao de protoco-los de aquisicao de dados, construcao de experimentacao ede avaliacao de resultados para a area de segmentacao dasfases do gesto; (b) disponibilizacao de um conjunto de da-dos como um benchmark para a area. Tais contribuicoesdevem somar-se aos esforcos de desenvolvimento de recursoscomputacionais capazes de prover os sistemas de informa-cao com a capacidade de interpretar a gesticulacao humana,possibilitando a construcao de mecanismos mais eficientesde mediacao da interacao entre humanos, ou de estabeleci-mento da interacao entre humanos e maquinas ou ambientes.

AgradecimentosOs autores agradecem o apoio das empresas Quantica e SPISistemas e Automacao Industrial.

7. REFERÊNCIAS[1] A. R. Alvares and N. T. Roman. Uma ferramenta para

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Phase+Segmentation


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Fusão de Face e Forma de Andar para ReconhecimentoBiométrico

Alternative Title: Fusion of Face and Gait for Biometric Recognition

Edenilton L. OliveiraUniversidade de São Paulo

Av. Arlindo Bettio, 100003828-000 São Paulo, SP,

[email protected]

Clodoaldo A. M. LimaUniversidade de São Paulo


[email protected]

Sarajane M. PeresUniversidade de São Paulo


[email protected]

RESUMORecentemente, esforcos tem sido realizados visando empre-gar diversas modalidades biometricas de forma a tornar oprocesso de identificacao menos vulneravel a ataques. Amultimodalidade e baseada no conceito de que informacoesobtidas a partir de diferentes modalidades se complemen-tam. Consequentemente, uma combinacao adequada dessasinformacoes pode ser mais util que o uso de informacoesobtidas a partir de qualquer uma das modalidades indivi-dualmente. Por exemplo, identificacao facial e mais con-fiavel quando a pessoa esta perto da camera. Por outrolado, a forma de andar e uma modalidade biometrica apro-priada para identificacao humana a distancia. Portanto, aspropriedades complementares destas duas modalidades debiometria sugerem sua fusao. O objetivo desta pesquisa einvestigar, propor e avaliar novas tecnicas para fusao de facee forma de andar usando abordagem livre de modelo parausuarios nao cooperativos em ambiente nao controlado.

Palavras-ChaveBiometrica Multimodal, Fusao Biometrica, Extracao de Ca-racterıstica, Forma de Andar, Face

ABSTRACTRecently, big efforts have been undertaken aiming to employmultiple biometric modalities in order to make the identi-fication process less vulnerable to attacks. Multimodalityis based on the concept that the information obtained fromdifferent modalities complement each other. Consequently,an appropriate combination of such information can be moreuseful than using information from single modalities alone.For example, face identification is more reliable when theperson is close to the camera. On the other hand, gait isa suitable Biometric modality for human identification at adistance. Therefore, the complementary properties of these


two biometrics modalities suggest fusion of them. The ob-jective of this research is to investigate, propose and evaluatenew techniques for fusion of face and gait using model-freeapproach to non-cooperative users in non-controlled envi-ronment.

Categories and Subject DescriptorsH.4.m [Information Systems Applications]: Miscellane-ous; I.5.4 [Pattern Recognition]: Applications—Compu-ter Vision

General TermsDocumentation

KeywordsMultimodal biometrics, Biometric Fusion, Feature Extrac-tion, Gait, Face

1. INTRODUÇÃOIdentificacao humana a partir de visualizacoes arbitrarias

do usuario e a distancia e um requesito importante para di-ferentes tarefas, tais como, interfaces perceptuais para ambi-entes inteligentes, sistemas de vigilancia e controle de acesso,etc [5][11][3]. Alem disso, esta e adequada para usuarios naocooperativos em ambientes nao controlados. Diferentes mo-dalidades podem ser usadas para identificacao baseada nadistancia entre o individuo e a camera. Se a pessoa estalonge da camera, e difıcil obter informacao facial em alta re-solucao para tarefa de reconhecimento. Entretanto, quandodisponıvel, esta contem informacao relevante para reconhe-cimento. Uma modalidade que pode ser detectada e medidaquando o individuo esta longe da camera e a forma de an-dar. Para alcancar desempenho otimo, o sistema deve usartodas as informacoes disponıveis e combina-las de maneirasignificativa.

Reconhecimento biometrico facial e uma area bastante de-senvolvida para ambientes controlados, nos quais ha um con-trole sobre variaveis como angulo de rotacao da camera eiluminacao, porem para ambientes nao controlados ainda euma area de pesquisa em aberto [9]. Por outro lado, a formade andar e mais adequada para ambientes nao controladospor ser menos sensıvel a interferencias do ambiente externo.Portanto, as propriedades complementares destas duas mo-dalidades de biometria justificam sua fusao.


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Este artigo esta organizado da seguinte forma: a Secao 2apresenta o problema de fusao de face e forma de andar parao reconhecimento biometrico, a Secao 3 descreve a aborda-gem proposta para o problema, a Secao 4 detalha o processode avaliacao dos resultados, a Secao 5 descreve as atividadeja realizadas e, por fim, a Secao 6 apresenta a conclusao.

2. APRESENTAÇÃO DO PROBLEMAUm sistema biometrico consiste de um sistema de reconhe-

cimento de padroes que recebe como entrada uma caracterıs-tica biometrica coletada do indivıduo por meio de sensores,extrai as caracterısticas relevantes e as compara com as ca-racterısticas do indivıduo previamente armazenadas em umbanco de dados. Este fornece como saıda a identidade doindivıduo [7]. Um sistema biometrico possui quatro modu-los ([10]: i) modulo sensorial - responsavel pela captura dasamostras biometricas; ii) modulo de extracao de caracterıs-ticas - responsavel por extrair caracterısticas relevantes afim de representar as amostras; iii) modulo de classificacao -responsavel por mapear cada vetor do espaco de caracterıs-ticas para uma variavel independente (escore); iv) modulode decisao - responsavel por aplicar uma funcao (geralmenteuma funcao sinal) sobre a variavel escore para determinara decisao final do sistema, isto e, a identidade do indivıduo[2].

O problema de identificacao humana a partir de uma oumais imagens faciais surgiu por volta de 1960, quando pes-quisadores de visao computacional comecaram a abordar otema. O reconhecimento biometrico e feito atraves do pro-cessamento de imagens da face do usuario capturada poruma ou mais cameras, logo o desempenho do sistema de-pende da qualidade das imagens. Em geral, o reconheci-mento facial e sensıvel ao angulo de rotacao da camera, abaixa resolucao da imagem e a artefatos usados pelos indi-vıduos [1].

A forma de andar pode ser capturada com imagens debaixa resolucao e a distancia, esta (quase) nao sofre com asvariacoes de iluminacao. Por outro lado, pode ser afetadapor uma quantidade maior de fatores que causam variacoesintraclasses como fundo da imagem, tipo de superfıcie, ob-jetos transportados e uma quantidade inumeravel de fatoresnao previstos que podem aparecer em cenarios reais [1]. Es-sas variacoes podem afetar diretamente a deteccao da silhu-eta e indiretamente o desempenho do sistema [5].

Um sistema biometrico multimodal integra duas ou maismodalidades biometricas [7]. A integracao pode ser reali-zada de diferentes formas e pode ser categorizada de acordocom a sua arquitetura, nıvel de fusao e estrategia de fusao.[10]. Ha diferentes decisoes a serem tomadas durante a fasede modelagem de um sistema biometrico multimodal base-ado em face e forma de andar. Dentre as principais, pode-secitar: a) a forma de obtencao das caracterısticas biometri-cas pode ser cooperativa ou nao-cooperativa por parte dosusuarios; b) o ambiente de captura das imagens pode sercontrolado ou nao-controlado a depender, se existe ou nao,controle sobre variaveis como o angulo de rotacao da ca-mera, iluminacao, entre outras; c) a abordagem pode serlivre de modelo ou baseada em modelo, isto e, se as carac-terısticas sao extraıdas diretamente dos pixels das imagensou a partir de um modelo geometrico respectivamente [1];d) a fusao pode ocorrer no nıvel sensorial (fusao dos dados),extracao de caracterısticas (fusao dos vetores de caracte-rısticas) [15][12], escores (fusao de escores retornadas pelos

modelos) [5][14][13][9] e decisao (fusao de decisoes ou rotu-los de classes preditos pelos subsistemas) [4]. As decisoestomadas durante a fase de modelagem formam um conjuntode configuracoes que o sistema tera e influencia diretamenteno desempenho do sistema.

3. PROPOSTA DE SOLUÇÃOA abordagem proposta consiste em combinar cada moda-

lidade biometrica utilizando tecnicas de extracao de carac-terısticas distintas (multimodalidade intramodal) para, emseguida, realizar a fusao intermodal de face com forma de an-dar, visando produzir sistemas de reconhecimento com maiordesempenho e robustez. A abordagem proposta baseia nosexperimentos de Liu e Sarkar[9] sobre a multimodalidadeintramodal para face e forma de andar com fusao no nıvelsensorial. Liu e Sarkar concluıram que, com base nos mode-los gerados, a combinacao intermodal tem maior chance dealcancar maior desempenho. A proposta desse trabalho vaiavaliar a multimodalidade intramodal e intermodal no nıvelde extracao de caracterısticas e decisao. As contribuicoesserao as seguintes: estender o trabalho de Liu e Sarkar paranıvel de extracao de caracterısticas e decisao; avaliar a ques-tao de pesquisa seguindo um protocolo de experimentacaoclaro, delimitado, livre de vies e com condicoes de repeti-bilidade para, empiricamente, induzir novos conhecimentossobre fusao de face e forma de andar para reconhecimentobiometrico para fins de se alcancar os objetivos almejados(pesquisa exploratoria).

4. PROJETO DE AVALIAÇÃO DA SOLUÇÃOSerao utilizadas medidas de avaliacao propostas na lite-

ratura, tais como, taxa de falsa aceitacao e falsa rejeicao.Os resultados dessa avaliacao serao utilizados para verificarse os objetivos foram alcancados. Grupos de controle seraoestabelecidos para avaliar uma variavel por vez e estabele-cer comparacoes com a variavel estudada e a variavel quenao sofreu alteracao. No contexto dessa pesquisa, os gruposde controle serao os seguintes: experimentos usando somenteimagens de face, experimentos usando somente forma de an-dar. Estes grupos serao utilizados para avaliar os benefıciosda fusao de face e forma de andar. O mesmo procedimentose repete para avaliar outras variaveis do sistema.

5. ATIVIDADES JÁ REALIZADASEste projeto usa visao computacional, processamento de

sinais e aprendizagem de maquina. As principais tecnicasutilizadas sao: transformacao, rastreamento, segmentacao,normalizacao, estimacao de ciclo do passo, extracao de ca-racterısticas e reconhecimento de padroes.

Primeiro, o vıdeo foi transformado em frames, depois foirealizado o rastreamento da pessoa nas sequencias de framesseguido da segmentacao da silhueta humana. A segmentacaoda silhueta foi realizada pela subtracao do fundo da imagemoriginal, isto e, s(x, y) = th(If (x, y) − Ib(x, y), k) onde s ea imagem da silhueta, If e a imagem contendo a pessoa,Ib e a imagem de fundo, (x, y) sao coordenadas e th(a, b)e uma funcao que retorna 0 se a < k e 1 caso contrario.Apos a segmentacao, a silhueta e recortada e normalizadapara resolucao 128 × 64. A Figura 1 mostra o resultado daaplicacao dessas tecnica.

As fases do ciclo mostradas na Figura 1 foram estimadascom base em uma serie temporal obtida a partir do calculo


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Figura 1: Sequencia de silhuetas humanas com umaestimativa para as fases do ciclo da forma de andarda esquerda para a direita: contato do calcanhar,pe plano, apoio medio, apoio terminal, pre-gingado,gingado medio inicial, gingado terminal.

da area da silhueta no tempo t [8], calculada usando mo-mentos estatısticos [6]. Um momento estatıstico de ordemp + q e dado por:

Mpq =

w−1∑

x=0

h−1∑

y=0

xpyqs(x, y) (1)

O momento de ordem 0 representa a area da forma de an-dar e a serie e dada por Y (t) = M00(S(t)), onde S ={s0, s1, s2, · · · , sN} uma sequencia de N imagens de silhue-tas. A Figura 2 mostra a serie temporal com a area escalo-nada no intervalo (0, 1), gerada a partir desse procedimentocom uma estimativa dos picos da serie marcados em ver-melho. A partir da informacao de periodicidade e possıvelestimar as silhuetas que demarcam as sete fases do ciclo.

Figura 2: Area da silhueta ao longo do tempo compicos estimados em vermelho.

6. CONCLUSÃOEste projeto tem como objetivo principal investigar, pro-

por e avaliar novas tecnicas para fusao de face e forma de an-dar para reconhecimento biometrico. Dentre as atividades jarealizadas encontra-se o pre-processamento da forma de an-dar: transformacao dos dados, segmentacao e normalizacaodas imagens de silhuetas, estimacao das fases do ciclo via de-teccao de periodicidade da serie temporal formada pela areada silhueta ao longo do tempo. As atividade seguintes saoaplicar pre-processamento em face, implementar metodos deextracao de caracterısticas, construcao dos modelos induti-vos, definicao de protocolo para a experimentacao, avaliacaodos resultados e escrita da dissertacao. Espera-se que estetrabalho contribua com a area de reconhecimento biometricomultimodal em termos de: a) validacao das tecnicas de fusaoja existentes; b) extensao e proposicao de novas tecnicas defusao; c) maior desempenho e robustez a ataques.

AgradecimentosOs autores agradecem o apoio das empresas Quantica e SPISistemas e Automacao Industrial.

7. REFERÊNCIAS[1] I. Buciu. Challenges and specifications for robust face

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[15] X. Zhou and B. Bhanu. Feature fusion of side face andgait for video-based human identification. PatternRecognition, 41(3):778–795, 2008.


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Metas Estratégicas Organizacionais como base paraModelagem de Requisitos não Funcionais de Processos

de Negócio

Alternative Title: Strategic Organizational goals as the basis for Non-FunctionalRequirements Modeling Business Processes

Adson do CarmoUniversidade de São Paulo

Rua Arlindo Béttio, 1000, Ermelino MatarazzoSão Paulo, Brasil

[email protected]

Marcelo Fantinato (orientador)Universidade de São Paulo

Rua Arlindo Béttio, 1000, Ermelino MatarazzoSão Paulo, Brasil

[email protected]

RESUMOEste projeto de pesquisa propoe estender o framework StrAli-BPM com a criacao de uma camada de extracao de infor-macoes de metas estrategicas organizacionais a serem usadasna modelagem de requisitos nao funcionais de processos denegocio. De acordo com o framework StrAli-BPM original,esses requisitos nao funcionais devem ser representados noformato de Acordos em Nıvel de Negocio (BLA – BusinessLevel Agremment). Espera-se com este projeto contribuirpara a melhoria do alinhamento estrategico entre os nıveisestrategicos e os operacionais.

Palavras-ChaveAlinhamento estrategico; BPM; BPMN; KPI; BSC.

Categories and Subject DescriptorsK.6.1 [Management of Computing and InformationSystem]: Project and People Management - Managementtechniques, Strategic information systems planning, Systemsanalysis and design; H.4.1 [Information Systems Appli-cations]: Office Automation – Workflow management.

General TermsTheory

1. INTRODUÇÃOVisando o alinhamento estrategico [11], e necessario com-

preender a importancia dos requisitos nao funcionais oriun-dos das metas estrategicas organizacionais (nomeadas nestetrabalho apenas como “metas estrategicas”). Segundo Xa-vier et al. [12] e Florio, Salles e Fantinato [4], a identificacao


dos requisitos nao funcionais depende do tratamento das me-tas estrategicas. Assim, tratar requisitos nao funcionais serefere a busca dos interesses organizacionais. E este traba-lho busca suprir a carencia no tratamento desses requisitosnao funcionais, pois esses requisitos podem ser encontradosnas metas estrategicas.

Indicadores Chave de Desempenho (KPI – Key Perfor-mance Indicator) estao ligados as metas estrategicas [7].Via KPI, pode-se verificar se a organizacao esta tomandomedidas para alcancar suas metas estrategicas. A partir dacomparacao entre uma meta estrategica e KPIs derivados,caso os indicadores expressem valores fora da variacao espe-rada pela meta estrategica, e necessario aplicar acoes cor-retivas para direcionar a organizacao ao caminho desejado.Indicadores Balanceados de Desempenho (BSC – BalancedScorecard) tambem podem ser usados para preparar as or-ganizacoes em focar e alinhar todos os setores na estrategiaorganizacional [6]. Assim, BSC gera uma tendencia no au-mento do foco e do alinhamento estrategico organizacional.

Gestao de Processos de Negocio (BPM – Business ProcessManagement) tem sido usada no alcance do alinhamentoestrategico entre negocio e TI. BPM e a arte e a ciencia desupervisionar como o trabalho e executado na organizacaoem busca de resultados positivos visando adquirir vantagemcompetitiva [3]. BPM trata de gerenciar cadeias inteiras deeventos, atividades e decisoes que trazem valor a organizacaoe aos clientes – os chamados “processos de negocio”.

Para apoiar o alinhamento estrategico, Salles [10] propoea modelagem de processos de negocio via uma extensao daNotacao e Modelo de Processos de Negocio (BPMN – Busi-ness Process Model and Notation) dentro de um frameworkchamado StrAli-BPM (Strategic Aligment with BPM ). Esseframework permite o uso de Acordos em Nıvel de Negocio(BLA – Business Level Agreements) na modelagem de requi-sitos nao funcionais. Porem, StrAli-BPM nao define quaisinformacoes devem compor os requisitos nao funcionais naforma de BLAs, mas apenas como estrutura-las. Ha apenasa hipotese de que tais informacoes devem ser provenientes demetas estrategicas. De acordo com Florido, Salles e Fanti-nato [4], BLAs sao restricoes nao funcionais em nıvel de mo-delo de processo, similar as restricoes realizadas por Acordosem Nıvel de Servico (SLA – Service Level Agreements) emnıvel de implementacao de processos via servicos.


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2. APRESENTAÇÃO DO PROBLEMAEm geral, pouco se oferece a modelagem de requisitos nao

funcionais durante a modelagem de processos; a qual focaprimordialmente em requisitos funcionais. De acordo comPy et al. [9], os requisitos nao funcionais tendem a aparecerapenas em etapas mais adiantadas do ciclo de vida de BPM.

Assim, a modelagem de processos de negocio ainda naooferece apoio adequado ao tratamento de requisitos nao fun-cionais [4]. De fato, o esperado seria que houvesse esse tra-tamento ao longo de todo o ciclo de vida de BPM, incluindo:modelagem, implementacao, execucao e monitoramento deprocessos [1, 9]. Essa lacuna dificulta o alinhamento estrate-gico entre negocio e TI: se, por um lado, a implementacao deprocessos conta com tratamento de requisitos nao funcionais(por meio de SLAs); por outro lado, os implementadores deprocesso nao possuem base solida para a definicao dos SLAs.

Para o nıvel de modelo de processos, Bratanis et al. [2],por exemplo, inspiraram-se no mundo real dos negocios paradefinir outro tipo de acordo – o BLA. BLA e um acordo dequalidade definido durante a modelagem do processo, a serapoiado posteriormente por um conjunto de SLAs relacio-nados aos servicos usados na implementacao do processo.

Enquanto SLAs definem atributos de qualidade em nıvelde servicos na implementacao do processo, sendo tratado emnıvel tecnico; BLAs definem atributos de qualidade em nıvelde modelo de processo, ou seja, tratado em nıvel tatico e es-trategico. O esperado e que seja possıvel extrair informacoesde BLAs para definir um conjunto associado de SLAs.

O framework StrAli-BPM foi proposto visando possibi-litar a obtencao do alinhamento estrategico entre as areasde negocio e TI por meio do uso de BLAs e SLAs. Porem,StrAli-BPM nao define quais informacoes exatamente devemcompor os requisitos nao funcionais na forma de BLAs, masapenas como estruturar tais informacoes a serem usadas nasequencia para a criacao de SLAs. Assim, os analistas deprocesso possuem meios para a criacao de BLAs associadosaos processos de negocio, os quais representam os requisitosnao funcionais do processo, mas nao sao orientados a comoobter informacoes para definir esses requisitos nao funcio-nais. Ha apenas a hipotese de que tais informacoes devemser provenientes de metas estrategicas.

3. PROPOSTA DE SOLUÇÃOA abordagem proposta busca semi-automatizar a extra-

cao de informacoes relevantes das metas estrategicas para adefinicao dos requisitos nao funcionais dos processos de ne-gocio na forma de BLA. Assim, este trabalho visa estendero framework StrAli-BPM para tratar essa sua limitacao.

A Figura 1 apresenta uma visao geral do framework StrAli-BPM original incluindo a extensao proposta. O novo ele-mento proposto e apresentado na cor cinza e ilustra o tem-plate usado para definir as informacoes que devem ser extraı-das das metas estrategicas. Do ponto de vista de requisitosnao funcionais do processo de negocio, BLAs fazem a ligacaoentre o nıvel mais alto (estrategico e tatico) da organizacaoe a area de TI no nıvel mais baixo (operacional). BLAs sao,portanto, responsaveis por garantir o alinhamento estrate-gico nao so entre TI e areas de negocio no nıvel operacional,mas entre o nıvel operacional e os nıveis estrategico e taticoda organizacao. Neste cenario, as metas estrategicas defi-nidas em nıvel estrategico, sao usados como fonte de infor-macoes relevantes para a composicao de BLAs. Embora as

Figura 1: Framework StrAli-BPM estendido

metas estrategicas possam ser uteis tambem para o levanta-mento dos requisitos funcionais do processo de negocio, issonao e tratado no escopo deste trabalho.

As metas estrategicas sao representadas no formato deKPI ou BSC. Para a elaboracao de tais metas estrategicas,um template apropriado e proposto, baseado em um meta-modelo que representa os atributos de KPI e BSC. A defini-cao desse metamodelo e template associado sao necessariosuma vez que nao existem, na literatura, estruturas padroni-zadas para isso. A partir da estrutura proposta desse tem-plate, o conteudo de metas estrategicas e analisado para queinformacoes relevantes a criacao de BLAs sejam mapeadaspara as areas de negocio responsaveis pela modelagem doprocesso. A versao inicial da estrutura do template e apre-sentada na Tabela 1. Essa versao e um esboco do templateque deve dar suporte as informacoes do KPI e BSC.

O tratamento das informacoes de metas estrategicas or-ganizacionais para modelagem dos requisitos nao funcio-nais pode ocorrer de duas formas: (i) o nıvel estrategicoja modela os requisitos nao funcionais das metas estrategi-cas usando a estrutura proposta, se considera-la apropriadapara seus propositos; ou (ii) assumindo que os requisitos naofuncionais das metas estrategicas sao criadas usando outraestrutura, e necessario identifica-las e mapea-las para a es-trutura proposta.

Para apoiar a abordagem sendo proposta, pretende-se de-senvolver um prototipo de ferramenta que apoie – de formasemi-automatizada – tanto a definicao das metas estrate-gicas na estrutura proposta (ou o mapeamento de metasestrategicas definidas em outra estrutura para a estruturaproposta) quanto a extracao de informacoes relevantes e seumapeamento para os BLAs a serem criados. Para isso, oapoio semi-automatizado deve ser dividido em etapas.

Caso as metas estrategicas nao tenham sido definidas naestrutura proposta, primeiramente, e necessario identificara fonte de dados de tais metas estrategicas, que pode estarem diferentes formas, tais como: banco de dados, planilhaseletronicas, documentos texto, etc. Em seguida, e necessa-rio definir a forma de consumo desses dados para o mapea-


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Tabela 1: Template proposto para metas estrategicasAtributo Descricao Qtde.Identificador Nome definido para o artefato 1Contexto corporativo O cenario que levou a exploracao da necessidade em questao 1Meta estrategica Detalhamento da meta (considerando o aspecto a ser medido e monitorado) 1...n– Aspecto a ser medido Descricao do aspecto que se deseja medir e acompanhar como meta estrategica 1– Metrica a ser atingida Valor ou percentual que deve ser cumprido para a meta estrategica em questao 1

mento para a estrutura proposta, o que pode ser realizado,por exemplo, via stored procedures, queries, scripts, etc. In-dependentemente da forma em que se encontram os dadosdas metras estrategicas, e necessario que os “atributos” quecompoem tais metricas sejam identificados. Por fim, as in-formacoes extraıdas devem ser convertidas para a estruturade template proposta para a representacao de metas estra-tegicas. Essa ultima etapa deve ser realizada com o apoiode um especialista, que deve usar o apoio computacionalpara fazer a ligacao entre dois esquemas diferentes de dados(por exemplo, por meio do relacionamento entre atributosde ambos os esquemas), mas que devem possuir conteudoequivalente. Se a organizacao optar por usar diretamentetal estrutura, entao esse conjunto de passos e ignorado.

Considerando as metas estrategicas na estrutura proposta,a segunda etapa e realizada, tambem com o apoio de umespecialista. Para isso, e necessario localizar as informacoesrelevantes das metas estrategicas, exporta-las e oferecer parao especialista como fonte de dados para a criacao de BLAsassociados ao modelo de processo de negocio, que ja deve es-tar criado. O apoio computacional deve oferecer um esbocode BLA que pode ser confirmado ou alterado pelo especia-lista. Informacoes nao possıveis de serem extraıdas a partirdas metas estrategicas, mas ainda necessarias para a criacaode BLAs, deverao ser definidas pelo proprio especialista.

4. AVALIAÇÃO DA SOLUÇÃOPlaneja-se avaliar a abordagem proposta por meio de sua

aplicacao em um cenario organizacional real. Para isso, al-guma meta estrategica especıfica da organizacao deve seridentificada. Com base em tal meta, um especialista deveusar a abordagem proposta para a criacao de BLAs; en-quanto outro especialista deve posteriormente validar se osBLAs gerados refletem corretamente a meta estrategica usada.Espera-se poder realizar esse procedimento com pelo menoscinco metas estrategicas diferentes.

5. CONCLUSÃOBPM tornou-se essencial as organizacoes na busca de van-

tagem competitiva por meio da melhoria de seus processosde negocio. BPM pode favorecer o alinhamento estrategicoentre areas de negocio e TI, sendo a TI um dos responsa-veis finais pelo alcance de metas estrategicas [5]. Dentrodesse contexto, requisitos nao funcionais precisam ser trata-dos corretamente para facilitar a obtencao tanto de alinha-mento estrategico quanto de vantagem competitiva [8].

Este projeto de pesquisa de mestrado busca propor umaabordagem que possa auxiliar neste contexto, por meio daextensao do framework StrAli-BPM. A extensao aqui pro-posta visa apresentar mecanismos para que informacoes re-levantes de metas estrategicas possam ser usadas para o le-vantamento de requisitos nao funcionais a comporem os mo-

delos de processo de negocio, na forma de BLAs. Assim, osBLAs criados poderao ser mapeados para SLAs ligados a im-plementacao do processo de forma a garantir o alinhamentoestrategico completo dentro dos diferentes nıveis organizaci-onais: estrategico, tatico e operacional.

6. REFERÊNCIAS[1] P. Bocciarelli and A. D’Ambrogio. A BPMN extension

for modeling non functional properties of businessprocesses. In 2011 Symp. on Theory of Modeling &Simulation: DEVS Integrative M&S Symp., pages160–168. Society for Comp. Simul. Int., 2011.

[2] K. Bratanis, D. Dranidis, and A. J. Simons. Towardsrun-time monitoring of web services conformance tobusiness-level agreements. In 5th Int. Academic andInd. Conf. on Testing–Practice and ResearchTechniques, pages 203–206. Springer, 2010.

[3] M. Dumas, M. La Rosa, J. Mendling, and H. A.Reijers. Fundamentals of business processmanagement. Springer, 2013.

[4] L. Florio, G. B. Salles, and M. Fantinato. Apoiandoalinhamento estrategico em organizacoes usandocontratos eletronicos estendidos com BLA. In VIIISimp. Bras. de Sist. de Inf.–Trilhas Tecnicas, pages348–359. Sociedade Brasileira de Computacao, 2012.

[5] E. S. Galas and V. M. R. Ponte. O balanced scorecarde o alinhamento estrategico da tecnologia dainformacao: Um estudo de casos multiplos. RevistaContabilidade & Financas, 17(40):37–51, 2006.

[6] R. S. Kaplan and D. P. Norton. Organizacao orientadapara a estrategia: Como as empresas que adotam obalanced scorecard prosperam no novo ambiente denegocios. Gulf Professional Publishing, 2000.

[7] R. Levin. The importance of key performanceindicators. J. of the American Dental Assoc., 2012.

[8] R. S. Pressman. Engenharia de software: Umaabordagem profissional. 7a Edicao. Ed: McGraw Hill,Reading, Massachusetts, 2011.

[9] H. Py, L. Castro, F. A. Baiao, and A. K. Tanaka. Aservice-based approach for data integration based onbusiness process models. In 11th Int. Conf. on Enterp.Inf. Sys., pages 222–227, 2009.

[10] G. B. M. Salles. Tratamento de acordos em processosde negocio: Em busca de alinhamento estrategico.Master’s thesis, Univ. de Sao Paulo, SP – Brasil, 2014.

[11] H. P. Sousa and J. C. S. do Prado Leite. Modelingorganizational alignment. In 33rd Int. Conf. onConceptual Modeling, pages 407–414. Springer, 2014.

[12] C. P. Xavier, Alencar. Integracao de requisitos naofuncionais a processos de negocios: Integrando BPMNe NFR. In 13th Work. em Eng. de Requisitos, pages29–40. Sociedade Brasileira de Computacao, 2010.


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Uma Plataforma para Análise e Recomendação de Modelos de Processos Intensivos em Conhecimento

Alternative Title: A Platform for Analysis and Recommendation of Knowledge Intensive Process Models

Pedro Henrique Piccoli Richetti Departamento de Informática Aplicada, UNIRIO

Av. Pasteur, 458 - Urca, CEP 22290-240 Rio de Janeiro – RJ – Brasil [email protected]

Fernanda Araujo Baião Departamento de Informática Aplicada, UNIRIO

Av. Pasteur, 458 - Urca, CEP 22290-240 Rio de Janeiro – RJ – Brasil [email protected]

RESUMO A introdução de novas tecnologias impulsionou a maneira como processos de negócios podem ser modelados, implementados e analisados. Há um interesse crescente pela manipulação de grandes volumes de informação e a necessidade de novas técnicas para análise e gestão de processos intensivos em conhecimento. Neste trabalho é proposta a criação de uma plataforma de análise de processos com o objetivo de descobrir modelos de processos intensivos em conhecimento, sob diferentes perspectivas e orientados à qualidade, que possam subsidiar e aprimorar a tomada de decisão com base em informações de processos. Palavras-chave Processos Intensivos em Conhecimento; Qualidade de Modelos; Tomada de Decisão. ABSTRACT The introduction of new technologies propelled the way business processes are modeled, implemented and analyzed. There is a growing interest in handling large volumes of information and the need for new techniques for knowledge-intensive process management and analysis. This work proposes to create a platform for process analysis which aims to discover models from knowledge-intensive processes, from different perspectives and quality-driven, which can support and enhance decision making based on processes information. Categories and Subject Descriptors H.3.1 [Information Storage and Retrieval]: Content Analysis and Indexing – Abstracting methods, Linguistic processing. H.5.0 [Information Interfaces and Presentation]: General General Terms Management, Performance, Design, Languages. Keywords Knowledge Intensive Processes; Model Quality; Decision Making

INTRODUÇÃO A gestão de processos de negócios (BPM) é cada vez mais utilizada em organizações e em diversas plataformas em rede que incluem, além dos tradicionais sistemas de suporte ao negócio, mídias sociais e serviços móveis. A execução de fluxos de trabalho em sistemas de suporte ao negócio pode deixar registros da execução de instâncias de processos, e estes registros podem ser analisados sob múltiplas perspectivas. Uma das possibilidades é a de realizar a descoberta de como os processos de negócio são executados, quais são os atores envolvidos e como melhorar a eficiência do processo por meio da análise dos dados nestes registros de execução do processo [1]. Os resultados desta análise podem ser avaliados à luz da estratégia do negócio de forma a subsidiar tomadas de decisão, que podem implicar em ações de melhoria de processo e na criação de novos serviços e produtos, gerando valor para a organização. É importante considerar que a influência dos dados disponíveis para o gerenciamento de um processo pode ser mais impactante que o poder normativo da visão estratégica do negócio, e que as pessoas e suas interações sociais podem interferir na dinâmica e na ordem estratégica de um processo, criando variantes que vão além do processo previamente planejado [2]. Mesmo com o advento dos chamados sistemas orientados a processos, é sabido que para descrever de forma completa um processo de negócio, outros elementos precisam ser considerados, como por exemplo, documentos e informações contextuais do processo e da organização e o conhecimento tácito das pessoas envolvidas no processo. Neste cenário, o desafio é integrar diferentes fontes de informação e um grande volume de dados, que podem estar dispersos em ambientes distribuídos, para gerar informações assertivas que criem valor para o negócio, principalmente nos processos com altos níveis de colaboração, flexibilidade e tomadas de decisão, chamados de processos intensivos em conhecimento (PIC) [3]. Tradicionalmente modelos de processos de negócio utilizam uma representação do fluxo do trabalho a ser realizado, com a identificação das atividades, eventos, desvios e papéis envolvidos nos processos. No entanto, para uma abordagem mais completa que represente todos os aspectos de um processo, principalmente nos PICs, outras perspectivas precisam ser explicitadas, requerendo linguagens e notações de modelagem adicionais. A relevância desta pesquisa se justifica pelo interesse crescente pela manipulação de grandes volumes de informação e na necessidade de novas técnicas para análise e gestão de processos intensivos em conhecimento. Como exemplo, recentemente foi criada a iniciativa RISE-BPM [2] que tem por objetivo desenvolver novos horizontes



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para gestão de processos de negócios, por meio de um consórcio entre organizações de referência na área, com intuito de (a) impulsionar a pesquisa em BPM para a era da computação social, dos dispositivos inteligentes, computação em tempo real e big data; (b) habilitar companhias a desenvolver novos produtos e serviços para a modelagem e análise de processos de negócio. Um dos elementos chave para estes objetivos é identificar áreas intensivas em conhecimento em processos de forma a proporcionar a aplicação de técnicas de gestão adequadas, tais como modelagem de processos e indicadores de desempenho. Esta proposta visa estender a pesquisa realizada em [4], que teve por objetivo tratar a complexidade da representação de modelos de processos declarativos. Modelos declarativos podem ser utilizados para representar a perspectiva de relacionamento entre as atividades de PIC, permitindo modelar cenários pouco estruturados e com elevada flexibilidade. No entanto, a abordagem em [4] não é capaz de representar outras perspectivas de PIC, como socialização e tomadas de decisão. A proposta corrente visa considerar aspectos mais abrangentes, permitindo a criação de modelos com diferentes perspectivas de modelagem, orientadas às demais características de processos intensivos em conhecimento. 1. APRESENTAÇÃO DO PROBLEMA A pesquisa e a prática discutiram a gestão de processos de negócio de forma abrangente e foi identificado que o desalinhamento entre as iniciativas relacionadas à processos e a estratégia organizacional como a principal causa de insucesso na aplicação da gestão de processos de negócios [2]. Nas organizações modernas, sistemas de informação orientados a processos são responsáveis por uma grande parcela de execução de processos de negócios. Tipicamente, estes sistemas rastreiam e registram dados de eventos relativos a instâncias de processos e de atividades com detalhes. No entanto, em muitos casos, processos são executados através de várias aplicações e ferramentas que são capazes de armazenar registros de execução, mas que não são orientados a processos, ou ainda partes da execução de processos não são registradas. Devido à grande quantidade de informações estruturadas e não estruturadas sendo criadas e distribuídas em diferentes redes e comunidades atualmente, é preciso buscar novas formas de coletar informações das diversas fontes distribuídas no ambiente organizacional, armazená-las, transformá-las e representá-las através de modelos analíticos [5] para proporcionar a análise de desempenho e conformidade do processo executado, possibilitando tomada de decisões efetivas. Processos intensivos em conhecimento envolvem conceitos complexos e subjetivos, tipicamente presentes no conhecimento tácito das partes interessadas no processo [6]. Um PIC compreende atividades baseadas na aquisição, compartilhamento, armazenamento e reuso de conhecimento e colaboração entre participantes, de forma que o valor agregado à organização depende do conhecimento dos agentes do processo. Estes processos tratam de decisões imprevisíveis, tarefas orientadas à criatividade e execução dinâmica que evolui com base na experiência adquirida pelos agentes do processo. Todas essas características são obstáculos para a representação deste tipo de processo e os tornam sujeitos a diferentes interpretações. Uma das principais vantagens associadas à utilização de modelos é facilitar o entendimento comum de domínio e processos entre usuários e especialistas [7]. Uma vez que se disponham de dados para representar um PIC, o problema em questão é como tratar e contextualizar de forma automática essas informações para produzir modelos em quantidade e com características suficientes

para que possam ser compreendidos e analisados pelas partes interessadas de forma a suportar a tomada de decisão. 2. PROPOSTA DE SOLUÇÃO 2.1 Referencial Teórico Modelos são necessários para a tomada de decisão em tarefas de desenho, alteração e melhoria de processos de negócio [8]. Rosemann et al. [9] definem que sistemas inteligentes, capazes de lidar com as diferentes facetas da organização e seus processos podem servir como uma ferramenta poderosa para suportar os gestores na tomada de decisão e em ações em ambientes complexos e em constantes mudanças. Um exemplo é apresentado em Conforti et al. [10] onde é proposta uma abordagem de suporte a decisão para a redução de riscos na execução de processos. Di Ciccio et al. [3] realizaram um levantamento das principais características e requisitos das abordagens atuais que podem lidar com processos intensivos em conhecimento, e como resultado foi constatado que nenhuma das abordagens avaliadas é capaz de prover suporte a todos os requisitos para representação de processos intensivos em conhecimento. A Ontologia de Processos Intensivos em Conhecimento (KIPO) [6] se propõe a consolidar os elementos que caracterizam este tipo de processo, tais como: relacionamentos, fatores motivacionais, regras do negócio, interações sociais, sentimentos, intenções relacionadas à execução de uma ação do processo, e características de decisões tomadas. A KIPO é capaz de explicitar um processo intensivo em conhecimento, porém não oferece uma notação visual para a construção de modelos. Neste contexto, foi proposta a Notação de Processos Intensivos em Conhecimento (KIPN) [11], uma notação para representar os conceitos inerentes aos processos definidos na ontologia KIPO de forma cognitivamente eficaz. No entanto, a existência de uma notação adequada ainda não é suficiente, pois deixa a cargo do modelador ou gestor a tarefa crucial de selecionar, de forma dinâmica, quais as perspectivas mais relevantes para a análise em questão, levando em conta também as características dos dados disponíveis e o potencial de valor agregado que uma determinada visão ou diagrama de dados pode fornecer. A mineração de processos é considerada uma disciplina situada entre a inteligência computacional e a mineração de dados e também entre a modelagem e análise de processos [1]. Seu objetivo é prover conhecimento baseado em fatos e proporcionar suporte à tomada de decisão, e sua base é a existência de um registro de eventos. A adequação de um modelo de processo descoberto depende dos parâmetros e algoritmos utilizados e do julgamento do analista do processo [12]. Abstrações são vistas como uma abordagem efetiva para representar modelos legíveis, mostrando atividades agregadas e omitindo detalhes irrelevantes [13]. O ajuste da granularidade de um modelo depende da parte interessada na análise. Os gestores em nível executivo tendem a apreciar modelos que descrevam um processo em alto nível, permitindo tomar decisão rápidas e corretas. Por outro lado, empregados que atuam na execução do processo são interessados em especificações detalhadas do processo [14]. Baier et al. [15] apresentaram um método para construir camadas de abstração através do alinhamento de atividades e eventos de um processo. O seu objetivo é abstrair um registro de eventos para o mesmo nível de abstração desejado pelo negócio, utilizando conhecimento do domínio presente na documentação do processo. Eshuis et al. [16] propuseram a construção de visões de processo. Uma visão de processo pode, por exemplo, omitir detalhes de um processo interno que são transparentes para o cliente. Richetti et al. [17] propuseram uma metodologia para criação de abstrações em


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modelos de processos declarativos baseados na semântica dos nomes das atividades. A qualidade em modelos de processo foi discutida por Reijers et al. [18] onde foi apresentado um framework de gestão de qualidade que visa produzir modelos melhores, utilizando uma coletânea de métodos, técnicas e ferramentas existentes na literatura. São citados três aspectos de qualidade: a sintática, a semântica e a pragmática. A qualidade sintática trata da conformidade do modelo às regras e vocabulário da linguagem de modelagem utilizada. A qualidade semântica se refere a produzir modelos que façam afirmações verdadeiras sobre o fenômeno a que se propõem representar. A qualidade pragmática está relacionada a produzir modelos que sejam compreendidos pelas pessoas. Ribeiro et al. [19] propuseram um sistema de recomendação para descoberta de processos. Esta abordagem limitou-se à seleção de algoritmos de mineração de processos estruturados que resultam em modelos orientados a controle de fluxo de atividades. 2.2 Enfoque de Solução Dada a problematização descrita na seção 2 e a hipótese: se forem utilizadas técnicas para avaliar a qualidade de informações históricas sobre processos intensivos em conhecimento e de seu contexto então será possível descobrir e apresentar modelos em quantidade e qualidade necessárias para a tomada de decisão de uma parte interessada no processo, as seguintes questões de pesquisa nortearão a criação e avaliação da solução proposta: Q1) Quais informações são necessárias para entender e aprimorar um processo intensivo em conhecimento? Q2) Quais visões ou perspectivas do processo são necessárias? Q3) Quão representativo é um modelo em relação às informações históricas disponíveis? Estas questões levam a necessidade de considerar aspectos tais como: abstrações em modelos de processo, critérios de qualidade de modelos (sintáticos, semânticos, estruturais e também pragmáticos) e granularidade de informação desejada pela parte interessada na análise. Será realizado um levantamento dos aspectos de qualidade existentes e a possível proposta de novos critérios que permitirão avaliar a qualidade e recomendar os melhores modelos em um dado cenário. A ideia principal da solução consiste em uma plataforma de análise do processo intensivo em conhecimento orientada a questões propostas por uma parte interessada. Deve ser realizada análise da sentença da questão

utilizando processamento de linguagem natural e para cada questão, identificar os objetivos relacionados (gargalos, ineficiências e outros problemas que possam influenciar os resultados do processo). Uma vez interpretada a questão, devem ser definidas quais são as fontes de dados necessárias para apresentar modelos de interesse recomendados que permitam à parte interessada obter uma resposta. São exemplos de fontes de dados: registros de eventos, bases de dados, modelos de processos existentes, regras de negócios, dados externos (e.g. mídias sociais) e outros documentos relacionados ao processo. É importante considerar que os dados selecionados podem estar armazenados em ambientes distribuídos e necessitarão de integração para que seja possível processar e apresentar evidências para a resposta, assim será possível construir modelos baseados na KIPO com qualidade suficiente para comunicar os resultados à parte interessada, que poderá interagir com a plataforma até satisfazer a sua necessidade em questão. Durante a atividade de geração serão empregadas técnicas para aumentar a qualidade dos modelos, e.g. a utilização de ontologias de fundamentação para melhoria da qualidade semântica. Caso existam mais questões, o processo se repetirá, caso contrário a análise será encerrada. A Figura 1 apresenta o fluxo proposto para este processo. A plataforma a ser construída deverá ser apropriadamente avaliada sob perspectivas técnicas e de usuário. 3. PROJETO DE AVALIAÇÃO DA SOLUÇÃO Para as atividades de pesquisa desta proposta será utilizado o paradigma de design-science [20]. O foco principal do design não é descobrir como as coisas são, mas sim como devem ser construídas para atender a determinados objetivos ou funções [21]. Um objeto construído na disciplina de BPM é um artefato de tecnologia de informação composto por: construtos, modelos, métodos e implementações de software. Construtos são as linguagens e conceitos necessários para caracterizar um fenômeno. Modelos são utilizados para descrever tarefas, situações ou artefatos. Métodos são formas de executar atividades orientadas a objetivos. Implementações são necessárias para instanciar os outros tipos supracitados de forma a permitir a execução de tarefas específicas [22]. No caso de um artefato de tecnologia de informação, criado por meio desse processo, ser considerado inadequado, ele pode ser revisado de forma a aprimorar seu desempenho através de ciclos de design, de forma que nenhum

Figura 1. Processo proposto para análise e recomendação de modelos.


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problema conceitual possa interromper o processo de pesquisa subsequente. À luz deste paradigma, a pesquisa será conduzida e avaliada através dos seguintes estágios: (1) Análise da literatura e pesquisa conceitual a fim de identificar o estado da arte, trabalhos relacionados, os facilitadores tecnológicos existentes e os fatores de impacto social. (2) Pesquisa empírica por meio de estudos de caso, baseada em coleta, triangulação e teorização a partir de dados qualitativos e quantitativos obtidos em campo, de forma a analisar os fatores e o ambiente organizacional (contexto) que descrevem o fenômeno. (3) Com os resultados da análise anterior, um conjunto de princípios de design para reutilização de artefatos existentes de tecnologia da informação aplicada a BPM será definido. Artefatos adicionais serão criados para permitir a criação de uma plataforma integrada para análise de processo. (4) Avaliações serão realizadas para demonstrar a capacidade da plataforma em resolver o problema em questão. Serão realizados experimentos e estudos de caso com dados reais de um sistema de gerenciamento de serviços disponibilizados por uma empresa de suporte de tecnologia de informação, cujas atividades caracterizam um PIC. A avaliação qualitativa será baseada em entrevistas estruturadas e aplicação de questionários. A análise quantitativa consistirá na avaliação de métricas de qualidade aplicada aos modelos descobertos em diferentes cenários de modo a comparar os modelos e recomendar os de maior qualidade. Após cada avaliação um novo ciclo de ajustes na plataforma será realizado até que a hipótese seja confirmada ou definitivamente refutada. A hipótese será válida se as recomendações automáticas, baseadas em critérios de qualidade, forem similares ou superiores a julgamento humano prévio. Caso as recomendações realizadas apresentem qualidade inferior ao julgamento humano, a hipótese será refutada. 4. ATIVIDADES JÁ REALIZADAS O projeto de pesquisa está em fase inicial e estão em andamento a análise de literatura e a realização da pesquisa conceitual. 5. CONSIDERAÇÕES FINAIS O objetivo final da solução é prover uma plataforma que torne a análise de PIC mais simples e intuitiva para usuários não especialistas em BPM. Esta plataforma deverá ser orientada à conteúdo e ser capaz de identificar que tipo de informação pode ser recuperada com os dados disponíveis, interagir com os usuários e guiá-los através das melhores opções disponíveis, entre algoritmos, parâmetros e tipos de modelos, para ao final apresentar resultados que os auxiliem na tomada de decisões. 6. FINANCIAMENTO Esta pesquisa é realizada no contexto do Projeto RISE-BPM (www.rise-bpm.eu). A 2ª autora conta com financiamento parcial do CNPq, sob o projeto 309069/2013-0. 7. REFERÊNCIAS [1] Van der Aalst, W.M.P et al. 2012. Process mining manifesto.

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Project management best practices for cyber-physicalsystem development

Filipe PalmaEscola de Artes, Ciências e Humanidades

Rua Arlindo Béttio, 1000Sao Paulo – SP, Brasil

[email protected]

Marcelo Fantinato (Orientador)Escola de Artes, Ciências e Humanidades

Rua Arlindo Béttio, 1000Sao Paulo – SP, [email protected]

ABSTRACTCyber-Physical Systems (CPS) represent the convergence ofphysical processes and computational platforms into tech-nological solutions composed by sensors, actuators and soft-ware. Such as for other types of projects, Project Manage-ment (PM) practices can benefit a CPS development project.Due to some particularities of CPS, such as multidisciplinaryteam (the development of a CPS depends on the coopera-tion of many professionals of very different areas) and highinnovation aspect (mixing different areas with computing re-quires most new technologies), generic PM practices may notbe enough to enhance project success. Therefore, specificpractices are proposed for better managing CPS projects,called CPS-PMBOK approach. CPS-PMBOK is based onthe Project Management Institute’s PMBOK body of knowl-edge. It is focused on the scope, human resources and stake-holder management areas; which were chosen considering asystematic literature review conducted to identify the mainCPS challenges.

Categories and Subject DescriptorsC.3 [Special Purpose and Application-Based Systems]:Real-time and embedded systems; K.6.1 [Management ofComputing and Information Systems]: Project andPeople Management—Management Techniques

General TermsManagement

KeywordsProject management; Cyber-physical systems; PMBOK

1. INTRODUCTIONComputing systems aiming to reproduce and understand

the real world led to a new technological system field, calledCyber-Physical Systems (CPS) [12, 13]. Merging areas from


embedded systems, mechanical engineering, software, amongothers [7], CPS gained remarkable advances in science, suchas medical surgery, autonomous vehicles, energy harvestingand smart buildings [11]. CPS are composed of: sensors,which read environmental signs such as light, electrical cur-rent, humidity, etc.; computing platforms, which process thesensors’ information according to environment needs; andactuators, which send processed information to other sen-sors and stimulate the environment [6]. Many CPS presentnetwork elements, since several computing platforms maycommunicate reliably itself, often far apart.

CPS projects tend to be large, complex and groundbreak-ing, with innovative algorithms and technologies [2, 12, 13].An important CPS feature is multidisciplinarity since CPSmerge computing and physic world concepts. A CPS projectmay be considered software engineering, civil engineering,experimental physics or natural sciences projects [2, 7].

Project Management practices aim to enhance the proba-bility of success during a product or service development [8].The Project Management Institute (PMI) gathers best prac-tices in a body of knowledge – called PMBOK [10], whichpresents tools and techniques for a better management. PM-BOK also presents concepts for the project organizationthrough “process groups” and “knowledge areas”.

Although PMBOK is a general purpose guide, specificareas may benefit from adapted or focused project man-agement practices, better driving project activities and pre-venting common weaknesses [8]. Assaf and Al-Hejji [1] andPandi-Perumal et al. [9] propose new techniques for stake-holder management, respectively, for construction projectsand for clinical research environments. For globally dis-tributed projects, Deshpande, Beecham and Richardson [3]and Golini and Landoni [4] address concerns on, respectively,stakeholders, scope and human resources, and communica-tions.

2. PROBLEM STATEMENTCPS projects presents two main characteristics: multi-

disciplinary team working together and technically innova-tive. According to Baheti and Gill [2], for instance, het-erogeneous teams may face communication difficulties, re-quiring abstracted models for software and hardware devel-opment. The innovative aspect offers some challenges duethe uncertainty of new technologies used, such as compu-tational platforms, programming languages and even novelnatural effects that can be recently discovered. In order toevidence CPS-related project management challenges, a sys-tematic literature review was conducted to search research


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papers describing project management practices adopted inCPS projects. For this review, we considered the numberof times that specific keywords related to each knowledgearea have been used as an importance degree of each area,resulting in a relevance score. The review results indicatedthat three knowledge areas are major concerns for authors:scope (score: 608), human resources (score: 437) and stake-holder (score: 222). Therefore, we concluded that thesethree knowledge areas may represent the biggest part of theCPS challenges, although most authors described solutionsonly for their own issues.

The results showed that many authors use agile method-ologies, formalisms and project management practices notnecessarily related to PMBOK. Moreover, most of the issuesfound were solved with specific solutions, mainly related totechnology, localization and culture. Many challenges re-lated to technical comprehension and communication werefound, which resulted in abstracted models and techniquesfor indicator traceability. All issues found are aligned withthe raised CPS features: innovation and multidisciplinarity.

3. PROPOSED SOLUTIONBased on practices found in general literature, results from

the systematic review, PMBOK experience, and professionalskills, a set of best practices to manage CPS projects is beingcreated – called CPS-PMBOK. This approach is split in twomain views: characterization model, and knowledge areasadaptation. Both views may be used for project managersand aim to benefit the whole project team.

3.1 Characterization modelThe characterization model aims to enhance comprehen-

sion of the project, application field, necessary technologiesand involved environment. The model is split in two char-acterizations: environment and complexity (see Figure 1).

The environment characterization defines how much theCPS environment is surrounded by formalized processes; orhow chaotic and unpredictable is the environment. Four sit-uations are given to help this definition, considering thatCPS environment requires: limited tasks; communicationwith known group of devices; interaction with known groupof people; and following industrial standards or norms. Themanager may choose among:“little”, “medium” and “much”.The more “much“ points, more well-defined the CPS envi-ronment is.

Figure 1: CPS projects’ characterization model

The complexity characterization is an evaluation of thetechnologies usually found in CPS. It classifies the relevantintegration of CPS with elements in eight areas: mechanicalstructures; network; sensors; actuators; data storage; userinteraction; legacy systems integration; and power energysystem. Supported by experts in each area, managers maydefine among “few”, “average” and “many” for each area.

3.2 Knowledge areas adaptationsFocused on the three most addressed knowledge areas,

according to the systematic review conducted, the CPS-PMBOK adapts some practices found in PMBOK and addsnew techniques, based on authors’ experience. Such adap-tations are described in this subsection. The best practicesdescribed in PMBOK may be enough for managing the re-maining knowledge areas, even in a CPS context.

3.2.1 Scope managementThe innovative aspect of CPS demands many revisions

and redefinitions of scope [5]. Since this is an usual practicein CPS projects, an additional process is proposed for scopemanagement, aiming to reduce the impacts of requirementsconstant changing. This new process is called “review re-quirements”. Following principles of agile methodologies, itspurpose is to predict requirements changes.

Moreover, in order to support requirements gathering,“pre-elaborated lists” should be applied [14]. The purposeof such lists is to create reusable assets through gatheringcommon requirements found in CPS projects. It should aidto estimate project size and avoid missing requirements.

3.2.2 Human resources managementDue to many different areas involved in a CPS project, dif-

ferent specialists, with rather different technical backgroundmay be part of the same team. As a consequence, two addi-tional techniques are proposed in CPS-PMBOK for humanresources management: “cross training” and “team split”.

Cross training is a technique already briefly quoted inPMBOK, proposed to reduce impacts when a team mem-ber leaves the project. Specifically for CPS projects, a crosstraining should be always used to enable team members toact as a communication bridge for different sub-teams.

The “team split” technique is included in CPS-PMBOKin order to improve the development performance and avoidinappropriate assignment of tasks. According to this tech-nique, the project team should be split in sub-teams con-sidering different application areas or project deliverables,such as: mechanical design team, information system devel-opment team, and power bank development team.

3.2.3 Stakeholder managementCPS projects tend to involve academic researchers as well

as specialists, who are technical stakeholders with compre-hension of the application area and engineering. As a conse-quence, an additional technique is proposed in CPS-PMBOKfor stakeholder management: “establish technical trust”. Ac-cording to this technique, an internal specialist or an exter-nal consultant should be put in charge of following up theproject manager activities. This action is necessary to allowstakeholders be more comfortable with the project progress.

Based on the different levels of demand and satisfaction ofstakeholders, “follow-up strategies” should be added in CPS-PMBOK. For the project’s initiating stage, regular face-to-


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face meetings should be adopted. For the subsequent stages(planning, executing, and monitoring and controlling), spo-radic participations of stakeholders should included duringplanning and technical meetings. For the project’s closingstage, the stakeholders should be able to follow up the finalresults through workshops with live CPS demonstrations.

4. EVALUATIONA research and development organization accepted to col-

laborate with the CPS-PMBOK evaluation, through the par-ticipation of three project managers. The planned evalua-tion is to have such project managers using CPS-PMBOKin real projects. However, whereas projects are in differentdevelopment stages, the project managers may find limita-tions to apply some of the proposed practices. For example,a team split cannot be carried out for a project at finalstages. For such projects, the evaluation of the proposedpractices should be carried out in view of previous experi-ences.

The managers should evaluate if the proposed practicesare feasible and would bring benefits to a CPS project. Theyshould be also encouraged to contribute with improvementsbased on their organization’s practices and their own pro-fessional opinions. A questionnaire should be applied at theend of the five-month evaluation time. So far, CPS-PMBOKwas presented and explained to the project managers andtwo follow-up meetings took place. The follow-up meetingswere requested by the managers, who believe to be moreuseful to present feedbacks rather than only answering aquestionnaire at the evaluation end.

5. CONDUCTED ACTIVITIESThis research project was presented in a qualifying exam

on September 2015, with an examining board composed ofthe advisor and two other professors (one internal and oneexternal to the graduate program). The remarks made bythe board have been addressed during the last five monthsand research project is currently at the evaluation stage. Interms of the approach evaluation, an initial presentation ofCPS-PMBOK was made, followed by two meetings to helpproject choice and additional explanation. The first projectmanagers’ feedbacks were already received and registered,and an additional follow-up meeting is planned before thequestionnaire application. Moreover, the research projectwas presented at the “2nd workshop of master dissertationsin information systems” at the University of Sao Paulo onOctober 2015. Finally, the results of the systematic reviewconducted to define research priorities was submitted to theACM Computing Surveys journal on January of 2016. Theresearch project is expected to be finished on June 2016.

6. CONCLUSIONSThe CPS field is in constant change raising a research

challenge. Different terms are used to define very similarsystems converged with the CPS context, such as: “systemof systems”, “hybrid systems”, “embedded Systems” and “in-ternet of things”. The occurrence of several similar termsbrings difficulties to find similar and relevant works. On theanother hand, project management has been focused on tra-ditional software development, neglecting other applicationareas. Therefore, there is a demand for upgrading PMBOK’sbest practices to current types of systems such as CPS.

The CPS-PMBOK approach has already been revealeduseful for project managers, mainly for allowing them to:rethink their own concepts in terms of current projects; im-prove comprehension of team member capacities; and reviewthe organization’s project management best practices. Thefeedbacks collected so far from the project managers showinsights regarding the dependency on the: project’s life cy-cle adoption; development methodologies; project goals (e.g.new product, new service, new technology, proof of concept,preliminary study, etc.); and organizational policies.

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A Recommendation System of Reuse Opportunities basedon Lexical Analysis

Johnatan Oliveira, Eduardo FigueiredoSoftware Engineering Laboratory (LabSoft), Department of Computer Science

Federal University of Minas Gerais (UFMG)Belo Horizonte, Brazil

{johnatan-si, figueiredo}@dcc.ufmg.br

ABSTRACTSoftware reuse is a development strategy in which existingsoftware components, called reusable assets, are used in thedevelopment of new software systems. Extraction methodsmay be used in different contexts including derivation ofsoftware product lines. However, few methods have beenproposed in literature for reusable asset extraction and rec-ommendation of these reuse opportunities. In this paper,we propose a method for extraction of reuse opportunitiesbased on naming similarity of three types of object-orientedentities: classes, methods, and attributes. These entitiescompose a repository with reuse opportunities. The pro-posed method should be integrated into a recommendationsystem that aims to assist developers by: (i) recommend-ing a general partial design for a specific domain and (ii)indicating reuse opportunities. At the moment, we have aprototype tool to support our method in extracting reuseopportunities. We evaluate the method and tool with 38e-commerce information systems mined from GitHub. As aresult, we observe that our method is able to identify classesand methods that are relevant in the e-commerce domain.

1. INTRODUCTIONSoftware reuse is a development strategy in which exist-

ing software components, called reusable assets, are used inthe development of new software systems [6]. It has beenstudied and pointed as an alternative to traditional devel-opment aiming to increase software quality and decrease de-velopment efforts by using previously developed, and some-times already tested, software components [9, 11]. One ofthe many techniques to support software reuse is SoftwareProduct Line (SPL). An SPL is a set of software systemsthat share a common set of features, then new software maybe developed using these commonalities [8].

Considering the continuous software development in com-panies, the increasing number of developed artifacts mayprevent the identification of reusable assets to support aSPL derivation. Therefore, methods to provide recommen-


dations of reusable assets are desirable to assist developers.In this context, a recommendation system could automati-cally identify reusable assets and suggest these artifacts fordevelopers, helping to increase the capacity and effective-ness of the nominating process and manipulation of largevolumes of data [12]

In general, recommendation systems are based on contentfiltering given a data requested. In this study, we propose arecommendation system that aims to retrieve reuse oppor-tunities. Therefore, a method for extraction of these reuseopportunities is required to provide inputs for the recom-mendation system. Some methods have been proposed tosupport the extraction of reuse opportunities from softwaresystems [7, 12].

In literature, many different approaches are used for iden-tification of reuse opportunities, such as natural languageprocessing [10], formal specifications [1], machine learn-ing [3], and other Information Retrieval (IR) approaches[6]. However, to the best of our knowledge, we did not finda method for extraction of reuse opportunities and recom-mendation of such opportunities considering most frequentelements, such as classes, methods, and attributes, from sys-tems of the same domain.

In this paper, we present the first stage for development ofa recommendation system to support software reuse. Thisstage consists of developing a method for extraction of reuseopportunities, called JReuse. Given a set of software sys-tems, JReuse aims to identify methods named with the sametoken in lexical similarly named classes from different sys-tems. The main goal of JReuse is to identify classes, meth-ods, and eventually attributes, that may be recommended asreuse opportunities. We also present a prototype tool thatimplements our method.

We conduct an evaluation of our method through an ex-periment with 38 Java information systems in the e-commercedomain mined from GitHub. As a result, we observe that ourmethod is able to identify reuse opportunities using namingsimilarity analysis. We also observe that JReuse providesmeaningful classes and methods in the analyzed domain thatmay be indicated as reuse opportunities to developers of newe-commerce systems.

The remainder of this paper is organized as follows. Sec-tion 2 presents the proposed approach. Section 3 presentsa preliminary evaluation. Section 4 discusses related work.Finally, Section 5 concludes this paper.


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2. THE PROPOSED APPROACHWe proposed a research methodology divided in seven

study steps as presented in Figure 1. The steps coloredin green have been completed. The yellow step is ongoing.The red step describes how we intend to evaluate the rec-ommendation system that we aim to develop. We designedall steps to provide us background about the research topic,related work, recommendation systems, and other conceptsthat are relevant to our research. We discuss each study stepas follows.

Figure 1: Study Steps

Step 1: In this step, we conducted a Systematic LiteratureReview [4] to know about the topic of research, strategiesfor reusable assets identification, and available tools to pro-vide the appropriate structure for reuse of software artifacts.This step provided us related work and a comparison of re-searches that explores reuse opportunities in software sys-tems.

Step 2: We performed a comparison of code clone detectiontools to assess whether these tools are able to identify similarsource code in different software systems. We also evaluatedplagiarism detection tools from systems of the same domain.In this step, we observed some desirable points in methodsfor extraction of reusable assets. Once none of the tools wefound fitted to our purpose [2], we considered the desirablepoints to propose a method for extraction and recommen-dation of reuse opportunities.

Step 3: In this step, we defined a strategy for the recom-mendation system we aim to develop. We investigated therequired input, source code processing, target programminglanguage, and the reuse opportunities repository to supportthe development of a recommendation system for softwarereuse.

Step 4: After Step 3, we were able to understand the mainrequirements of a method for reusable assets extraction. Weused the e-commerce information system domain as refer-ence to a preliminary study on the frequency of similarlynamed entities in source code: classes, methods, and at-tributes. The extraction method that we propose in thisStep 4 receives as input a set of information systems. Then,the method processes names of classes to identify similarlynamed classes in different system. Considering classes withsimilar names, our strategy identities similarly named meth-ods and attributes. The results of this analysis are persistedin database.

Step 5: We conducted an experiment in order to assess the

effectiveness of the proposed method for reuse opportunitiesextraction using a data set composed of 38 information sys-tems from the e-commerce domain. We mined these systemsfrom GitHub. Section 3 describes the results of our prelim-inary evaluation.

Step 6: A recommendation system is under development toimplement the approach previously described. We designedthis system to identify reuse opportunities using the methodproposed in Step 4, to provide a partial design of informationsystems, and to recommend source code for developers. Fig-ure 2 illustrates the proposed recommendation system. Therecommendation system receives different systems as input.Then, the extraction method applies a similarity function tocompute similarity between entities. We defined a thresholdaccording to empirical studies: similarity must be equal orgreater than 80% for all entities. In Figure 2, the part indashed line is a task that we have to do.

Figure 2: Recommendation System

Step 7: After the development of our recommendation sys-tem in Step 6, we are able to conduct experiments to evalu-ate the quality of the recommendations.

We systematically designed and conducted Steps 1 to 7to achieve success in our research. Through this study, weare developing solutions to the problems identified in bothliterature and industry. The forecast for getting the Master’sin Computer Science is December 2016, and we planned ourstudy activities according to this schedule.

3. PRELIMINARY EVALUATIONIn this study, we evaluate our method for extraction of

reuse opportunities from systems of the same domain. Theidentification of attributes is under development. Therefore,let us consider, for this preliminary evaluation, only the iden-tification of classes and methods through lexical similarityanalysis. We are interested in whether JReuse is able toidentify recurrent classes and methods in a specific softwaredomain. We are also interested in assessing the relevance ofresults provided by our method. For this purpose, we chosethe e-commerce domain for evaluation.

We analyzed the frequency of similarly named classes inthe 38 e-commerce information systems from our data set.Initially, JReuse identified 38 classes as reuse opportunities.To summarize data, we adopted the following exclusion cri-teria for classes to be considered in this evaluation: the classshould occur in at least three different systems. Since our


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method compares classes in pairs, two occurrences may notbe significant to a reuse recommendation. We discarded 22classes based on this minimum threshold.

We concluded that the top-five most frequent classes forecommerce domain, with more than five occurrences, areUser, Product, Order, Category, and Customer. In fact,according to the viewpoint of four independent software en-gineers – these classes are meaningful and relevant to thee-commerce domain. For instance, classes such as Product,Order, Category, and Customer are elementary entities tobe expected in an e-commerce system. In turn, User is themost frequent class identified in this preliminary study bythe tool and, although it is not specific of e-commerce do-main, Costumer is an expected class in information systemsin general.

Therefore, we conclude that our method is able to iden-tify relevant classes for software reuse in 60% of the eval-uated e-commerce systems (23 of the 38 systems collectedfrom GitHub). The other less frequent classes (e.g., Item,Payment, and Cart) are also relevant to the e-commercedomain. Regarding frequent methods through systems, wefiltered methods by the following inclusion criteria: it shouldappear in at least two classes from different systems. From56 similarly named methods extracted, we discarded 34 ac-cording to the defined criteria, remaining 22 methods. Con-sider a pair (C, M) in which C is a class name, and M is amethod name. For instance, the pairs (Product, getPrice)and (Product, getPrice) are the most frequent among thesystems of our data set.

Considering the domain under analysis, it is meaningful,since the product abstraction requires a monetary value forthe product. Moreover, the method getPassword occurs 8times in User and 5 times in Costumer classes. This scenariois comprehensible considering that these classes intuitivelyrepresent entities that have access to the e-commerce systemfor purchase and payment, for instance. Therefore, in theviewpoint of the authors, the identified methods are relevantand consistent for the domain under analysis.

4. RELATED WORKMany approaches have been proposed in literature to sup-

port the extraction of reusable assets. For instance, Kawaguchiet al. [5] propose an algorithm to categorize software projectsautomatically. This method aims to identify similar softwaresystems using duplicated code detection.

Oliveira et al. [11] propose a tool for recommendationof reusable assets. Their tool applies a technique to sup-port software reuse and extraction of reusable assets calledAutomatic Identification of Software Components.

In turn, our reusable asset extraction method and sup-porting tool aim to identify candidates for reuse from soft-ware systems from a specific domain, using lexical analysis.Our method also ranks software components identified asreusable assets by frequency in which components appear indifferent systems from the same domain. We expect thatthis approach is helpful in reuse recommendation by sug-gesting classes, methods, and attributes that are the mostrecurrent in information systems given a specific domain.

5. CONCLUSIONIn this paper, we present the proposed Master’s study

and the steps needed to achieve success. As a preliminary

study, we present in detail the method to extract reusableassets from software systems. We also present a prototypetool that implements the proposed method. Finally, wepresent the preliminary idea of a recommendation tool tosuggest software reusable assets in a class diagram-based vi-sion. Through our study, we were able to identify the mainissues of software reuse and the reusable assets extractionprocess.

We evaluate our extraction prototype tool through an ex-periment with 38 information systems from e-commerce do-main extracted from GitHub. Our findings point that theproposed method is able to suggest methods and classes thatappear in different systems from the selected data set. Wealso observe that the most frequent methods and classespointed by the tool as candidates to software reuse are rele-vant to most of the information systems from the e-commercedomain.

6. ACKNOWLEDGMENTSThis work was partially supported by CAPES, CNPq, and

FAPEMIG.

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Índice Remissivo

AAraujo, Renata . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17, 21

BBaião, Fernanda A. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30, 42

CCarmo, Adson do . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39Castro, Jaelson . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11Classe, Tadeu M. de . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17Cordeiro, André F.R.C. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8Costa, Leila de C. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

DDuran, Adolfo A. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

FFantinato, Marcelo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39, 46Feitosa, Ricardo A. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27Figueiredo, Eduardo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

GGarcia, Plínio A. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24Garcia, Vinicius C. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24Gonçalves, Enyo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

HHeineck, Tiago . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

LLima, Clodoaldo A.M. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27, 33, 36

MMaciel, Rita S.P. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1Moura, Hermano . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4

OOliveira Jr, Edson . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8Oliveira, Edenilton L. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36Oliveira, Johnatan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

PPaiva, Eduardo de . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14Palma, Filipe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46Peres, Sarajane M. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27, 33, 36

RRevoredo, Kate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14, 30Richetti, Pedro H.P. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42Rocha, Jallysson M. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

SSantos, Wylliams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4Silva, Jomar da . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30Silva, Jonas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

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Anais do IX Workshop de Teses e Dissertações em Sistemas de ...

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