deronto: método para construção de ontologias a partir de
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UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ
CAMPUS CURITIBA
GERÊNCIA DE PESQUISA E PÓS-GRADUAÇÃO
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA
ELÉTRICA E INFORMÁTICA INDUSTRIAL – CPGEI
FÁBIO MANOEL CALIARI
DERONTO: MÉTODO PARA
CONSTRUÇÃO DE ONTOLOGIAS A PARTIR DE
DIAGRAMAS ENTIDADE-RELACIONAMENTO
DISSERTAÇÃO DE MESTRADO
CURITIBA
AGOSTO – 2007.
2
UNIVERSIDADE TÉCNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrial
DISSERTAÇÃO
apresentada a UTFPR
para obtenção do grau de
MESTRE EM CIÊNCIAS
por
FÁBIO MANOEL CALIARI
DERONTO: MÉTODO PARA CONSTRUÇÃO DE
ONTOLOGIAS A PARTIR DE DIAGRAMAS
ENTIDADE-RELACIONAMENTO
Banca Examinadora:
Presidente e Orientador:
PROF. DR. CESAR AUGUSTO TACLA UTFPR
Examinadores:
PROF. DRA. ANDREIA MALUCELLI PUCPR
PROF. DR. EMERSON CABRERA PARAISO PUCPR
PROF. DR. GUSTAVO ALBERTO GIMÉNEZ LUGO UTFPR
Curitiba, Agosto de 2007.
3
FÁBIO MANOEL CALIARI
DERONTO: MÉTODO PARA CONSTRUÇÃO DE ONTOLOGIAS A PARTIR
DE DIAGRAMAS ENTIDADE-RELACIONAMENTO
Dissertação apresentada ao Programa de Pós-
Graduação em Engenharia Elétrica e
Informática Industrial da Universidade
Tecnológica Federal Paraná, como requisito
parcial para a obtenção do grau de “Mestre em
Ciências” – Área de Concentração: Informática
Industrial.
Orientador: Prof. Dr. Cesar Augusto Tacla
Curitiba
2007
4
5
AGRADECIMENTOS
A Deus, por iluminar-me e abençoar-me sempre.
A minha mãe, Norma Angela Caliari, pelo amor, carinho, presença em todos os
momentos da minha vida e apoio incondicional em todos os meus sonhos.
A minha namorada Adriane Regina Dums, a quem tanto amo, pelo seu amor,
carinho, torcida, companheirismo durante este longo caminho, paciência e compreensão
nas inúmeras ocasiões em que eu não pude dar-lhe a merecida atenção e por tornar meus
dias mais felizes.
Ao meu orientador, Prof. Dr. Cesar Augusto Tacla, que tem minha eterna
gratidão e admiração, pela excelente orientação, por sua dedicação e disponibilidade
incansáveis, por suas idéias brilhantes, pela credibilidade depositada em mim, pela
serenidade de nossas conversas que não me deixavam desanimar, por seus ensinamentos
e pela parceria imprescindível para a realização desta dissertação.
Ao Ademir Freddo, Joel Carlos Vieira Reinhardt, que tem meu reconhecimento
e gratidão, pela amizade e otimismo que me incentivaram e fizeram acreditar no valor
do meu trabalho, agradeço pelo bom humor contagiante, pela disponibilidade, atenção e
participação, pelas inúmeras sugestões, contribuições e conversas que me ajudaram a ter
idéias, a criar e a melhorar a dissertação e pelas inúmeras horas de estudo durante o
período de créditos, que me permitiram crescer e realizar esta dissertação.
Aos professores, Dra. Andreia Malucelli, Dr. Emerson Cabrera Paraiso e Dr.
Gustavo Alberto Giménez Lugo pela participação na banca de avaliação.
Meus professores da graduação e amigos Gean Cardoso de Medeiros e Eduardo
Raul Hruschka, pela carta de recomendação na inscrição do curso de mestrado.
Aos demais amigos pelo estímulo e apoio.
A CAPES pelo auxílio financeiro que me foi concedido durante o curso.
6
SUMÁRIO
LISTA DE FIGURAS.............................................................................................................. ix
LISTA DE TABELAS............................................................................................................. x
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS............................................................................. xi
RESUMO................................................................................................................................. xii
ABSTRACT............................................................................................................................ xiii
CAPÍTULO I: INTRODUÇÃO......................................................................................... 14
1.1 Problemática de Pesquisa ......................................................................................... 14
1.2 Objetivo Geral.......................................................................................................... 15
1.3 Objetivos Específicos ............................................................................................... 15
1.4 Justificativa .............................................................................................................. 15
1.5 Benefícios Esperados ............................................................................................... 16
1.6 Organização do Trabalho.......................................................................................... 17
CAPÍTULO II - REVISÃO BIBLIOGRÁFICA............................................................... 18
2.1 Conceituação............................................................................................................ 18
2.1.1 DER (Diagrama Entidade-Relacionamento)..................................................... 18
2.1.2 Lógica de Descrições (DL) .............................................................................. 20
2.1.3 Tipos de ontologias.......................................................................................... 21
2. 2 Metodologias de Desenvolvimento de Ontologias ................................................... 21
2.2.1 Metodologia de Uschold e King....................................................................... 22
2.2.2 Metodologia de Grüninger e Fox ..................................................................... 22
2.2.3 Metodologia On-To-Knowledge Methodology ................................................ 23
2.2.4 Metodologia de Noy e McGuinness ................................................................. 23
2.2.5 Methontology .................................................................................................. 24
2.3 Metodologias Baseadas em Engenharia Reversa....................................................... 25
2.3.1 Metodologia de Sugumaran (2002) .................................................................. 25
2.3.2 Metodologia de Bueno (2005).......................................................................... 26
2.3.3 Metodologia de Saias (2003)............................................................................ 26
2.3.4 Metodologia de Dogan (2002) ......................................................................... 27
2.4 Problemas das Metodologias .................................................................................... 27
2.5 Discussão ................................................................................................................. 28
CAPÍTULO III – DERONTO: Método Proposto............................................................. 30
3.1 Visão Geral do Método ............................................................................................ 30
7
3.2 Passo 1 ..................................................................................................................... 31
3.2 Passo 2 ..................................................................................................................... 33
3.3 Passo 3 ..................................................................................................................... 37
3.4 Passo 4 ..................................................................................................................... 39
3.4.1 Nomenclatura .................................................................................................. 39
3.4.2 Propriedades a partir de Atributos .................................................................... 40
3.4.3 Propriedades a partir de Relacionamentos ........................................................ 41
3.5 Passo 5 ..................................................................................................................... 42
3.5.1 Condição Necessária e Suficiente .................................................................... 42
3.5.2 Condição Necessária........................................................................................ 44
3.6 Passo 6 ..................................................................................................................... 45
3.7 Documentar a Ontologia........................................................................................... 45
3.8 Trabalhos Similares.................................................................................................. 45
3.9 Discussão ................................................................................................................. 47
CAPÍTULO IV: Estudo de Caso ....................................................................................... 49
4.1 Passo 1 ..................................................................................................................... 49
4.2 Passo 2 ..................................................................................................................... 50
4.3 Passo 3 ..................................................................................................................... 52
4.4 Passo 4 ..................................................................................................................... 54
4.4.1 Nomenclatura das Propriedades ....................................................................... 54
4.4.2 Propriedades a partir de Atributos .................................................................... 54
4.4.3 Propriedades a partir de Relacionamentos ........................................................ 55
4.5 Passo 5 ..................................................................................................................... 58
4.5.1 Condição Necessária e Suficiente .................................................................... 58
4.5.2 Condição Necessária........................................................................................ 59
4.6 Passo 6 ..................................................................................................................... 59
4.7 Formulários de Preenchidos no DERONTO ............................................................. 60
4.8 Discussões................................................................................................................ 61
CAPÍTULO V: Experimentação e Resultados ................................................................. 63
5.1 Metodologia ............................................................................................................. 63
5.1.1 Amostra........................................................................................................... 63
5.1.2 Experimentos e Instrumentos ........................................................................... 63
5.1.3 Procedimento de Obtenção dos Resultados ...................................................... 64
5.2 Resultados e Discussão............................................................................................. 72
8
5.2.1 Descrição da Similaridade entre Conceitos ...................................................... 73
5.2.2 Descrição da Similaridade entre os Conceitos e Propriedades .......................... 75
5.2.3 Descrição da Cobertura dos Axiomas............................................................... 77
5.2.4 Descrição da Precisão dos Axiomas ................................................................ 79
5.3 Tentativa de Experimento com Pessoas que não Conhecem DER ............................. 79
5.4 Análise Crítica do DERONTO e das Experimentações ............................................. 80
CAPÍTULO VI: Conclusão ............................................................................................... 82
6.1 Contribuições ........................................................................................................... 84
6.2 Trabalhos futuros ..................................................................................................... 84
REFERÊNCIAS................................................................................................................. 86
APÊNDICES...........................................................................................................................90
9
LISTA DE FIGURAS
Figura 1. Método para criação de uma ontologia a partir do DER........................................ 30
Figura 2. DER..................................................................................................................... 32
Figura 3. Exemplo de um DER. .......................................................................................... 33
Figura 4. Atributo multivalorado reescrito........................................................................... 34
Figura 5. Relação com atributos associados reescritos em entidade e atributos. ................... 34
Figura 6. Exemplo de um atributo “Tipo” que é reescrito em entidade de especialização..... 35
Figura 7. Exemplo de mais de um atributo com a palavra “Tipo” em uma entidade. ............ 35
Figura 8. Exemplo de uma entidade com o nome “Tipo” que é reescrita em entidade de
especialização. ............................................................................................................ 36
Figura 9. Exemplo de uma relação ternária R transformada em três binárias........................ 37
Figura 10. Relação de Especialização transformadas em DL. .............................................. 38
Figura 11. Atributos com o mesmo nome nas entidades do DER......................................... 39
Figura 12. Exemplos de um DER. ....................................................................................... 40
Figura 13. Relação com papéis do DER. ............................................................................. 41
Figura 14. Casos possíveis de restrição necessária e suficiente. ........................................... 43
Figura 15. Exemplo de uma restrição necessária. ................................................................ 44
Figura 16. Método proposto por Bohring e Auer. Fonte: (Bohring et al., 2005). .................. 48
Figura 17. DER construído após a leitura do enunciado....................................................... 49
Figura 18. Transformação da relação com atributos associados em entidade........................ 50
Figura 19. Transformação do atributo “Tipo” da entidade C_Corrente em relação de
especialização. ............................................................................................................ 51
Figura 20. Transformação do atributo “Tipo” da entidade Correntista em relação de
especialização. ............................................................................................................ 51
Figura 21. DER após a execução do passo 2 do método proposto. ....................................... 52
Figura 22. Ontologia obtida a partir do enunciado do problema deste exemplo.................... 60
Figura 23. Ontologias organizadas hierarquicamente........................................................... 65
Figura 24. Gráfico comparativo entre a média de similaridade entre os conceitos do grupo A,
grupo B e grupo C. ...................................................................................................... 75
Figura 25. Gráfico comparativo entre a média de similaridade entre os conceitos e
propriedades do grupo A, grupo B e grupo C............................................................... 77
Figura 26. Gráfico comparativo entre a média de cobertura dos axiomas dos grupos A, B e C.79
10
LISTA DE TABELAS
Tabela 1. Documentação dos conceitos da ontologia. ............................................................. 39
Tabela 2. Propriedades com o mesmo nome do DER. ............................................................ 40
Tabela 3. Atributos do DER que são transformados em propriedades datatype....................... 41
Tabela 4. Documentação das propriedades da ontologia. ........................................................ 42
Tabela 5. Transformações das restrições necessárias e suficientes representadas em DL. ....... 44
Tabela 6. Documentação dos axiomas da ontologia................................................................ 44
Tabela 7. Transformação das entidades em conceitos correspondentes da ontologia. .............. 52
Tabela 8. Transformação das relações de especialização e generalização em subconceitos da
ontologia. ....................................................................................................................... 53
Tabela 9. Documentação dos conceitos e subconceitos da ontologia....................................... 54
Tabela 10. Dados obtidos após a execução do item c da seção 3.4.1. ...................................... 54
Tabela 11. Propriedades obtidas após a execução do item a da seção 3.4.2. ............................ 55
Tabela 12. Propriedades obtidas após a execução do item b da seção 3.4.2............................. 55
Tabela 13. Formulário com o nome das propriedades do passo 4............................................ 56
Tabela 14. Documentação das propriedades da ontologia. ...................................................... 58
Tabela 15. Documentação das restrições da ontologia de exemplo. ........................................ 59
Tabela 16. Formulário de dados de saída do passo 3............................................................... 60
Tabela 17. Formulário de dados de saída do passo 4............................................................... 61
Tabela 18. Exemplo de cobertura e precisão........................................................................... 72
Tabela 19. Resultados dos experimentos realizados através do método................................... 73
Tabela 20. Resumo da eficácia do método.............................................................................. 80
Tabela 21. Pontos a melhorar na experimentação do DERONTO. .......................................... 81
x
11
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
DER - Diagrama Entidade-Relacionamento
DERs - Diagramas Entidade-Relacionamento
DERONTO - Nome do método proposto nesta dissertação.
DL - Lógica de Descrições
MER - Modelo Entidade-Relacionamento
OCL - Object Constraint Language
OWL - Web Ontology Language
OWL-DL - Web Ontology Language – Description Logic
PROLOG - Programing Logic
UML - Unified Modeling Language
XML - EXtensible Markup Language
XSD - XML Schema Definition
W3C - World Wide Web Consortium
xi
12
RESUMO
Embora a representação do conhecimento por meio de ontologias tenha evoluído
muito nos últimos anos, seus benefícios são usufruídos por um número ainda restrito de
pessoas. A fim de possibilitar que a construção de ontologias seja uma alternativa viável
aos profissionais de informática ligados ao desenvolvimento de sistemas de informação,
é preciso simplificar a apresentação dos conceitos fornecendo meios que facilitem sua
construção. Assim, com o objetivo de facilitar e agilizar a construção de ontologias este
trabalho propõe um método para a criação de ontologias de domínio e de aplicação.
O método tem como entrada um DER criado pelo usuário. Em seguida, o DER é
reescrito para transformar relações associativas com atributos associados, atributos
compostos e relações ternárias em entidades, atributos ou relações de
generalização/especialização. O próximo passo consiste em definir os conceitos e
subconceitos da ontologia, seguido da definição das propriedades da ontologia. O passo
seguinte consiste em determinar os axiomas de definição dos conceitos e, por fim, o
projetista verifica e modifica a ontologia. Este ciclo se repetirá até que o projetista
defina uma versão satisfatória tendo com resultado a hierarquia de conceitos,
propriedades e os axiomas da ontologia.
Os benefícios esperados para os profissionais de informática são facilitar a
criação de ontologias em relação aos métodos complexos existentes e documentar a
ontologia de forma rápida, consistente e eficiente.
Após realizar um experimento com três grupos distintos separados em função do
conhecimento e experiência em construção de ontologias, verificou-se que o método
auxilia pessoas com pouco conhecimento e com conhecimento moderado em ontologias
a criar a hierarquia de conceitos e as propriedades. Em relação aos axiomas, o auxílio
proporcionado pelo método é menor.
xii
13
ABSTRACT
Although knowledge representation through ontologies had much progress in the
last years, its benefits are usufruct by a restrict number of people. Due to enable that the
construction of ontologies be a practicable alternative to computer science professionals
stood in with the development of information systems it is necessary to simplify
presentation of concepts providing ways to make its construction easier. So, with the
purpose of making the construction of ontologies easier and quicker this work suggests
a method for creation of ontologies of command and application.
The method has as entrance an Entity-Relationship Diagram (DER) created by
the user. Afterwards, the ERD is written over again to transform associative relation
with associate attribute, compound attribute and ternal relation in entities, attributes or
relation of generalization/specialization. Next step consists of defining ontology
concepts and subconcepts followed by the definition of ontology properties. Another
step consists in determining the axioms of concepts definition and, al last, the projector
tests and modifies the ontology. This cycle will be repeated since the projector
determines a satisfactory version having with the result the concepts hierarchy,
properties and the ontology axioms.
The expected benefits for computer science professionals is to make ontology
creation easier in relation to existing complex methods and document the ontology in a
fast, consistent and efficient way.
After making an experimentation with three different groups separated by
knowledge and experience in ontology construction, it was confirmed the method helps
people with low knowledge and moderate knowledge in ontologies to create the
concepts hierarchy and the properties. In relation to axioms, the assistance presented by
the method is smaller.
xiii
14
CAPÍTULO I: INTRODUÇÃO
Neste primeiro capítulo introduz-se o problema a ser explorado na pesquisa, o
objetivo geral e os específicos. Em seguida, apresentam-se a justificativa, as
contribuições esperadas e a estrutura geral do trabalho.
No decorrer desta dissertação, são utilizados os termos:
- projetista para a pessoa responsável pela implementação e
construção da ontologia, que desempenha o papel de engenheiro
de conhecimento.
- entidade, relacionamento, atributos para nomear os conceitos do
DER (Diagrama Entidade-Relacionamento),
- conceito, propriedade, axiomas (restrições) e indivíduos para
conceitualização da ontologia.
- metodologias clássicas, são as metodologias mais divulgadas na
literatura sobre ontologias.
- especialista de domínio para pessoas que são especialistas em
determinada área de aplicação e não possui conhecimento para
implementar computacionalmente essa área.
1.1 Problemática de Pesquisa
O conceito de ontologia surgiu, originalmente, na área de filosofia como o estudo
do que existe. Na área da computação, o termo ontologia possui uma conotação
diferente, sendo usada como uma especificação formal explícita de uma
conceitualização compartilhada (GRUBER, 1993). Assim, uma ontologia fornece um
entendimento comum, padronizado e compartilhado de um domínio, conhecimento este
que pode ser comunicado ou compartilhado entre pessoas e sistemas.
Guarino (1997) acrescenta que o grau de especificação de uma conceituação de
uma linguagem utilizada para uma base de conhecimento depende do propósito
desejado para a ontologia; concepção compartilhada por Uschold (1996). Segundo
Uschold (1996), uma ontologia é uma manifestação do entendimento do domínio,
compartilhada e comum entre integrantes de uma comunidade.
Ontologia é uma descrição de conceitos e dos relacionamentos que podem existir
entre estes conceitos em um determinado domínio. Através de uma ontologia é possível
15
definir uma hierarquia de conceitos, propriedades, axiomas e indivíduos. A melhor
maneira para se descrever uma ontologia depende da aplicação a que ela se destina. Por
este motivo existem as metodologias que nada mais são do que um conjunto de
atividades e resultados associados a essas atividades com o objetivo de garantir a
geração de um produto final, neste caso, uma ontologia.
Diversas maneiras de criá-las vêm sendo desenvolvidas por grupos de pesquisa
para se resolver diferentes problemas, para descrever diversos domínios e várias
aplicações. Na literatura, há metodologias com abordagens e características diversas, as
quais foram desenvolvidas com diferentes objetivos e para aplicações distintas, muitas
vezes o modo de construção prescrito é de difícil compreensão para os profissionais de
TI (tecnologia da informação). Para amenizar estas dificuldades, propõe-se um método
para construção de ontologias de domínio e de aplicação.
1.2 Objetivo Geral
O objetivo deste trabalho é elaborar um método de construção de ontologias de
domínio e de aplicação que seja utilizável por profissionais da área de desenvolvimento
de sistemas de informática com pouco conhecimento ou conhecimento moderado em
ontologias.
1.3 Objetivos Específicos
Os objetivos específicos são:
�� Detalhar os passos do método o máximo possível para facilitar sua realização
em uma ferramenta de software;
�� Definir uma metodologia de experimentação que permita analisar os
resultados produzidos por meio de um estudo de caso e validar o método
através de uma amostra com grupos de usuários, assim, verificar se o método
proposto é eficaz para construir ontologias.
1.4 Justificativa
Há diversas metodologias para se elaborar ontologias (FERNÁNDEZ et al.,
1997, SURE et al., 2002, NOY et al., 2000, GRÜNINGER et al., 1995), a maior parte
delas destinadas a pessoas com bom nível de conhecimento teórico em ontologias. O
maior problema em construir uma ontologia seguindo as metodologias citadas é o tempo
16
investido para compreender a metodologia e o formalismo da representação,
normalmente relacionado a linguagens lógicas de primeira ordem.
A fim de possibilitar o aumento do uso de ontologias em aplicações variadas é
preciso tornar mais fácil aos profissionais de informática o aprendizado dos
fundamentos teóricos dos métodos de construção e das linguagens de representação de
ontologias. Neste trabalho, parte-se do princípio que o DER é uma ferramenta de
modelagem de dados bastante difundida e utilizada pelos profissionais de informática.
Se este conhecimento existente for reutilizado na construção de ontologias, então estas
últimas serão construídas mais facilmente e utilizadas de forma mais ampla no
desenvolvimento de aplicações. Assim, o objetivo desta dissertação é apresentar um
método, denominado DERONTO para construção e representação formal de uma
ontologia a partir de um DER.
A escolha do DER como ponto de partida é devida à popularidade deste modelo
junto aos analistas de sistemas, programadores e administradores de bancos de dados,
reduzindo o tempo de aprendizado do DERONTO. Outro fato é que em muitos casos o
DER já está presente na documentação do banco de dados, assim teoricamente já foi
validado pela área responsável e pode ser aproveitado, tendo como benefício reduzir o
tempo de elaboração de uma ontologia.
Possibilitar o compartilhamento e a interoperabilidade do conhecimento entre os
domínios, estruturar o domínio de forma que se permita sua compreensão com maior
clareza e objetividade e permitir a reutilização de conceitos são algumas das vantagens
da ontologia em sistemas de informações.
1.5 Benefícios Esperados
Espera-se que este trabalho traga os seguintes benefícios aos profissionais de
informática aos quais o método é destinado:
- agilizar a construção de ontologias em virtude de muitas das
metodologias existentes necessitarem de muito tempo de aprendizado e
de desenvolvimento. Assim fornecer prazos de criação das ontologias
mais curtos, que resultam em menor custo.
- documentar a ontologia de forma rápida, consistente e eficiente. Desta
forma o projetista pode dar a devida atenção às questões relacionadas ao
17
núcleo do negócio e não investir o tempo em documentar com detalhes a
ontologia.
1.6 Organização do Trabalho
No capítulo 2 são apresentadas as metodologias clássicas para criação de
ontologias, como são obtidas as informações para construí-las e quais os problemas
detectados. O capítulo 3 apresenta o DERONTO, método para desenvolvimento de
ontologias a partir de DERs. O capítulo 4 mostra um estudo de caso de elaboração de
uma ontologia a partir de um DER. O capítulo 5 apresenta a metodologia de
experimentação, os experimentos, a análise dos resultados obtidos e discussões sobre o
método e a experimentação em si. Por fim, são apresentadas as contribuições desta
dissertação, considerações finais e trabalhos futuros.
18
CAPÍTULO II - REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
Neste capítulo exploram-se algumas metodologias “clássicas” e como as
informações são adquiridas para o desenvolvimento da ontologia. Logo depois são
abordadas as metodologias de engenharia reversa que utilizam dados de modelos
conceituais previamente elaborados para sua construção. O objetivo é introduzir os
conceitos fundamentais e listar os problemas das metodologias estudadas. Ao final, é
apresentada uma discussão sobre as metodologias descritas neste capítulo. Descrevem-
se inicialmente conceitos importantes relacionados ao DER e à DL (Lógica de
Descrições) para auxiliar na compreensão desta dissertação.
2.1 Conceituação
2.1.1 DER (Diagrama Entidade-Relacionamento)
O DER se faz presente na estrutura central desta dissertação, por isso a
importância de defini-lo. Uma das técnicas difundidas de modelagem conceitual é a
abordagem entidade-relacionamento e usualmente é representada pelo DER.
Segundo Silberschatz (et al., 1999) DER é uma forma de descrever o modelo de
dados de um sistema com alto nível de abstração. Ele é a principal representação do
modelo entidade relacionamento. Sua maior aplicação é para visualizar o
relacionamento entre tabelas de um banco de dados, no qual as relações são construídas
através da associação de um ou mais atributos destas tabelas.
Já para Heuser (2001) é o resultado do processo de modelagem de dados executado pelo
projetista de dados. De acordo com Heuser (2001) um DER é composto por alguns
componentes, entre eles:
- entidade representa um conjunto de objetos do mundo real que possui
existência própria e cujas características ou propriedades deseja-se
armazenar.
- atributo é um dado que é associado a cada ocorrência de uma entidade ou
de um relacionamento.
- relacionamento é um conjunto de associações entre entidades.
19
- cardinalidade mínima e máxima é o número mínimo e máximo de
ocorrências de entidades associadas a uma ocorrência da entidade em
questão através do relacionamento.
- relacionamento binário (de grau 2) é aquele cujas ocorrências contém
apenas duas entidades ligadas entre eles.
- relacionamento de grau >2 (ternários, quaternários, etc) é um
relacionamento com 3 ou mais ocorrências de entidades.
- chave primária: é a chave que identifica cada registro dando-lhe
unicidade e seu conteúdo nunca se repetirá.
- a entidade fraca é aquela que não possui atributos suficientes para a
formação de uma chave primária, enquanto que entidades que possuem
chaves primárias são denominadas entidades fortes. A existência de uma
entidade fraca depende da existência de uma entidade forte, ela deve se
relacionar com a entidade forte através de um relacionamento 1:1.
- especialização é um processo para definir as subentidades de uma super
entidade com base numa determinada característica.
- generalização é o processo funcional inverso da especialização no qual se
identificam as características comuns que passarão a caracterizar uma
nova super entidade que generaliza as entidades originais.
- atributo composto é um atributo formado por outros subatributos que
pode ser dividido em partes menores que representam estruturas com
significados próprios.
- atributo multivalorado é um atributo que apresenta um conjunto de
valores para a mesma ocorrência de entidade.
De acordo com Korth e Silberschatz (1995) o DER é composto por um conjunto
de objetos gráficos que visa representar todos os objetos do modelo
Entidade-Relacionamento (MER) tais como entidades, atributos, atributos chaves,
relacionamentos, restrições estruturais, etc. O DER fornece uma visão lógica do banco
de dados, fornecendo um conceito mais generalizado de como estão estruturados os
dados de um sistema. Para Korth e Silberschatz (1995) o MER é um modelo de dados
conceitual de alto nível cujos conceitos foram projetados para estar o mais próximo
possível da visão que o usuário tem dos dados. Não se preocupando em representar
20
como estes dados estarão realmente armazenados. Este modelo é utilizado
principalmente durante o processo de projeto de banco de dados.
Conclui-se que o MER é conceitual e o DER é a relação entre as tabelas do
projeto. No MER pode ocorrer uma relação (n:n) entre duas entidades, no entanto no
DER esta relação gera uma terceira tabela conforme as regras de normalização. No
MER são representadas as entidades que o banco de dados terá, já o DER representa o
próprio banco de dados, com suas tabelas, relacionamentos, regras, restrições, tipos de
dados, chaves primárias, etc. Através do DER é gerado o banco de dados físico.
2.1.2 Lógica de Descrições (DL)
A lógica de descrições é uma representação formal de conhecimento. (BAADER
et al., 2003, FRANCONI, 2006 e HORROCKS, 2005)
A DL é um formalismo que representa o conhecimento de um domínio de
aplicação (mundo), definindo os conceitos relevantes (terminologia) e utilizando estes
conceitos para especificar propriedades de objetos e indivíduos que ocorrem no domínio
(BAADER et al., 2003).
Uma das características que diferencia a DL de outras linguagens é a
possibilidade de utilização de sistemas de raciocínio (mecanismos de inferência).
Resumindo, a DL é um formalismo para representar conhecimento e raciocinar
sobre ele.
O processo de construção de ontologias é baseado no formalismo da lógica de
descrições. A DL descreve um domínio utilizando conceitos, propriedades e
construtores.
Nesta dissertação a DL é a maneira utilizada para representar os passos do
método proposto no capítulo 3, onde os principais símbolos dos construtores e restrições
de valores utilizados são os seguintes:
- União : representa um conjunto de indivíduos pela união de conceitos.
Por exemplo: A B (o indivíduo é A e B) ao mesmo tempo.
- Conjunção : representa um conjunto de indivíduos pela interseção de
indivíduos. Por exemplo: A C (o indivíduo pertence ao conjunto A e
ao conjunto C ao mesmo tempo).
- Negação ¬: (¬ A): indivíduos não pertencem ao conjunto A.
21
- Quantificador existencial integral ∃ : por exemplo: ∃ temA (existe pelo
menos um indivíduo que pertence ao conjunto A).
- Restrição de Valor∀ : ∀ tem_a.A (todo “a” deve ser do conjunto A).
- Número de restrições qualificado �: por exemplo: � 3 tem_a.A (pelo
menos três indivíduos “a” que pertencem ao conjunto A).
Escrever a ontologia em lógica de descrição é uma forma de evitar a imprecisão
das linguagens naturais e facilitar a interpretação por indivíduos e máquinas que
utilizam respectivamente, diferentes linguagens naturais e plataformas.
Como linguagem formal de representação, escolheu-se OWL-DL (Web
Ontology Language – Description Logic) por ser uma recomendação W3C.
2.1.3 Tipos de ontologias
Com base no conteúdo as ontologias são classificadas em algumas categorias,
ontologias genéricas, de domínio, de tarefas, de representação e ontologias de aplicação.
(GUARINO, 1997). O método proposto neste trabalho encaixa-se na categoria
ontologias de domínio e de aplicação que segundo Guarino (1997) expressam conceitos
dependentes do domínio e da tarefa. Esses conceitos freqüentemente correspondem a
papéis desempenhados por entidades do domínio quando da realização de uma
atividade.
Em relação à documentação da ontologia produzida pelo DERONTO está em
linguagem natural. É importante documentar a ontologia para que não se perca a
memória do conteúdo original da ontologia. A ontologia produzida está em linguagem
natural para facilitar a interpretação por indivíduos não especialistas sobre o domínio.
Na próxima seção são descritas as principais metodologias de desenvolvimento
de ontologias existentes na literatura atualmente.
2. 2 Metodologias de Desenvolvimento de Ontologias
A literatura sobre metodologia para criação de ontologias tem se proliferado de
forma rápida, assim inviabiliza qualquer tentativa de citar todas as metodologias em
uma única dissertação, mas neste pretende-se comentar as mais citadas na literatura.
Metodologias “clássicas” como a metodologia de Uschold e King (1995), a metodologia
de Grüninger e Fox (1995), a metodologia On-To-Knowledge Methodology (SURE e
22
STUDER, 2002), a metodologia de Noy e MCGuinness (2000) e a Methontology
(FERNÁNDEZ et al., 1997).
Metodologias têm sido desenvolvidas no intuito de sistematizar a construção e a
manipulação de ontologias (FERNANDEZ-LÓPEZ et.al, 1999).
Para construir uma ontologia é necessário existir uma metodologia e atualmente
existem diversas que têm sido desenvolvidas no intuito de formalizar a construção e
manipulação de ontologias, mas atualmente não parece provável a unificação das
propostas em uma única metodologia porque existem muitas metodologias com
objetivos diferentes.
2.2.1 Metodologia de Uschold e King
Entre as metodologias “clássicas” cita-se a metodologia elaborada por Uschold e
King (1995) que se baseia na experiência da construção do Enterprise Ontology, que
divide o processo de desenvolvimento de ontologias em 4 passos:
1. identificar o propósito da ontologia;
2. elaborar a ontologia definindo os conceitos e propriedades;
3. avaliar a ontologia, na tentativa de verificar se ela atende a todos os requisitos da
aplicação que vai utilizá-la, ou seja, se ela está atendendo ao propósito para o
qual foi definida;
4. documentar a ontologia.
Os dados são obtidos através de entrevistas com especialistas e ontologias já
existentes.
2.2.2 Metodologia de Grüninger e Fox
A metodologia de Grüninger e Fox, (1995) identifica cenários para uso da
ontologia, utiliza questões em linguagem natural para determinação do escopo da
ontologia executa a extração sobre os principais conceitos, propriedades, relações e
axiomas, definidos em linguagem PROLOG (Programing Logic). O processo de
desenvolvimento está divido em 6 passos.
1. descrever os problemas que a ontologia deve atender;
2. verificar quais as questões de competência (questões que a ontologia deve ser
capaz de responder) são informalmente formuladas, normalmente em linguagem
natural;
3. especificar uma linguagem formal para a ontologia;
23
4. questionar se as questões de competência definidas no segundo passo são
formalmente expressas;
5. definir os axiomas em linguagem formal que fornecem semântica aos termos da
ontologia;
6. verificar a completude da ontologia, ou seja, se ela de fato atende a todas as
questões de competência formuladas.
Os dados são obtidos na fase 1 na captura de cenários específicos para aplicação
através de livros, entrevistas, estudos detalhados dos problemas de domínio.
2.2.3 Metodologia On-To-Knowledge Methodology
Sure e Stunder (2002) desenvolveram a chamada On-To-Knowledge
Methodology que auxilia a administração de conceitos em organizações, identifica
metas para as ferramentas de gestão do conhecimento utilizando cenários e
contribuições dos provedores e clientes de informação da organização.
O processo para o desenvolvimento de uma ontologia está dividido em 5 passos.
1. estudar a viabilidade, onde se procura os problemas ou as oportunidades para a
construção de uma ontologia. O foco dessa atividade deve ser as aplicações de
gerenciamento, de conhecimento, com amplo envolvimento das pessoas;
2. iniciar as atividades onde são realizadas a captura dos requisitos de
especificação e a análise das fontes de conhecimento;
3. redefinir a extração do conhecimento contido nas fontes e sua tradução para uma
linguagem formal;
4. realizar a avaliação focada na tecnologia, no usuário e na ontologia;
5. verificar a necessidade de evolução na ontologia.
As informações para construção da ontologia são obtidas através de estudos de
viabilidade onde se procura os problemas ou as oportunidades para a construção de uma
ontologia.
2.2.4 Metodologia de Noy e McGuinness
A metodologia de Noy e McGuinness (2000) define um processo de
desenvolvimento iterativo que uma versão inicial da ontologia é progressivamente
refinada. O processo para o desenvolvimento de uma ontologia está dividido em 6
passos.
24
1. determinar o domínio e o escopo da ontologia. Para completar esse passo é
necessário responder a 4 perguntas:
- qual domínio a ontologia irá cobrir?
- para que será utilizada a ontologia?
- para quais tipos de questões a ontologia deve fornecer respostas?
- quem irá utilizar e manter as ontologias?
2. realizar uma pesquisa sobre ontologias já existentes no domínio. É importante
verificar na literatura trabalhos desenvolvidos por outras pessoas sobre o mesmo
tema, porque podem ser reutilizados na construção da ontologia;
3. enumerar os termos importantes na ontologia. Esta fase consiste em criar uma
lista com todos os termos e seus sinônimos que serão utilizados na ontologia.
Deve-se identificar todos os termos e suas propriedades que possam ser usados
na pesquisa com relação ao domínio específico;
4. definir os conceitos e sua hierarquia. Neste passo os termos resultantes do passo
anterior são colocados em hierarquias de forma que os mais genéricos sejam
transformados em termos mais específicos. Se os termos e os conceitos da
ontologia forem mal construídos, ou não relevantes para a aplicação, a ontologia
não terá a aplicação desejada, e o objetivo inicial não será cumprido;
5. definir as propriedades dos conceitos;
6. criar os indivíduos dos conceitos dentro da hierarquia. Definir um indivíduo
significa escolher o conceito adequado para sua inserção e preencher
adequadamente as suas propriedades.
Seus dados são obtidos através de entrevistas com usuários ou pesquisas sobre
ontologias já existentes.
2.2.5 Methontology
A metodologia proposta por Fernández, Gómez-Pérez e Jurino (1997) é
conhecida como Methontology. Foi desenvolvida no laboratório de Inteligência
Artificial da Universidade de Madri. O processo para o desenvolvimento de uma
ontologia está dividido em 10 passos.
1. identificar as principais tarefas da ontologia e planejar a utilização dos recursos;
2. especificar porque a ontologia está sendo construída e quais são seus usuários;
3. adquirir o conhecimento sobre o domínio da ontologia;
25
4. criar um modelo conceitual que descreve o problema e sua solução;
5. realizar a formalização que serve para transformar o modelo conceitual em um
modelo formal;
6. integrar o máximo possível às ontologias existentes à nova ontologia;
7. implementar a ontologia em uma linguagem formal de modo que ela seja
computável;
8. avaliar a ontologia;
9. documentar a ontologia visando facilitar no futuro o reuso e a manutenção;
10. executar a manutenção da ontologia quando necessária.
Os dados são obtidos no terceiro passo, por meio de entrevistas e/ou participação
de especialistas do domínio, ontologias similares existentes; sistemas em áreas
similares, análise de livros sobre o domínio, entre outros.
2.3 Metodologias Baseadas em Engenharia Reversa
De acordo com Chikofsky e Cross (1990) pode-se definir engenharia reversa
como uma coleção de teorias, metodologias e técnicas capazes de suportar a extração e
abstração de informações de um software existente, produzindo documentos
consistentes, quer seja a partir do código fonte, ou através da adição de conhecimento e
experiência que podem ser automaticamente reconstruídos a partir do código.
De acordo com Meersman, Spyns e Jarrar (2002) e Gómez-Pérez e Manzano-Macho,
(2003) a engenharia reversa pode ser vista como um conjunto de métodos e técnicas
usadas para construir uma ontologia através de processos automáticos ou semi-
automáticos de aquisição de conhecimento via textos, dicionários, bases de
conhecimento, dados semi-estruturados e esquemas relacionais já existentes.
Algumas metodologias utilizando engenharia reversa para construção de
ontologias estão presentes na literatura, entre elas estudou-se a metodologia de
Sugumaran e Storey (2002), a metodologia de Bueno (2005), a metodologia de Saias e
Quaresma (2003) e a metodologia de Dogan e Islamaj (2002).
2.3.1 Metodologia de Sugumaran (2002)
No trabalho de Sugumaran e Storey (2002) a metodologia é baseada em
identificar e definir os termos, as propriedades, os relacionamentos e os relacionamentos
26
necessários para modelar um domínio da aplicação. Esta metodologia é composta por 4
passos:
1. identificar a base de termos do MER, assim será permitido identificar os termos
mais freqüentes na base de dados e usar o especialista para identificação dos
sinônimos e termos relativos;
2. identificar os tipos de relacionamentos entre os conceitos;
3. criar as regras e associações entre os termos;
4. ajudar o especialista a fazer uma identificação de alto nível para finalizar a
captura do domínio de conhecimento e formar definitivamente a ontologia;
Os indivíduos são inseridos após a construção propriamente dita da ontologia e
consultando a base de dados.
2.3.2 Metodologia de Bueno (2005)
Para Bueno (2005) a metodologia de construção de ontologias de engenharia
reversa consiste em 7 passos.
1. relacionar todo domínio, ou seja, são catalogadas todas as fontes de informações
digitais que servirão como base de dados do sistema;
2. aplicar o Extrator de Freqüência1, de palavras sobre a base de dados relacionada;
3. realizar a comparação entre os resultados dos extratores com as necessidades dos
especialistas;
4. construir junto com o especialista um vocabulário controlado representativo do
domínio a ser investigado;
5. utilizar o vocabulário definido no passo anterior para aplicar o extrator
semântico na base de dados;
6. avaliar o resultado com base na freqüência das expressões indicativas
encontradas e definir uma lista de palavras;
7. construir a ontologia para utilização no sistema com base no vocabulário
controlado;
2.3.3 Metodologia de Saias (2003)
Saias e Quaresma (2003) desenvolveram uma metodologia contendo 5 passos.
1 É uma ferramenta que permite explorar um grupo de documentos, analisa e organiza as palavras de
acordo com sua freqüência.
27
1. realizar a definição inicial da ontologia a partir de uma base de dados;
2. identificar os conceitos e as propriedades referentes ao MER;
3. estabelecer as relações entre os conceitos, consultando um especialista;
4. criar a ontologia utilizando os 3 passos anteriores;
5. validar a ontologia. Neste passo surge um merge entre a ontologia criada
recentemente e uma ontologia obtida de outra base de dados com o mesmo
domínio.
2.3.4 Metodologia de Dogan (2002)
A metodologia de Dogan e Islamaj (2002), foi criada a partir de um MER e sem
interação do usuário, a engenharia reversa simples e inteiramente automática composta
por apenas 3 passos:
1. transformar as relações em conceitos;
2. transformar os atributos nas relações em atributos nos conceitos;
3. transformar os registros na base de dados relacional para indivíduos da ontologia.
2.4 Problemas das Metodologias
Atualmente para a comunidade científica não existe nenhuma metodologia
suficientemente madura se comparadas com metodologias de engenharia de software e
de engenharia do conhecimento.
A metodologia mais utilizada para construção de ontologias é a Methontology
(FERNÁNDEZ et al., 1997) no entanto é uma metodologia muito extensa, sua
documentação origina várias páginas, muitas tabelas com informações contidas na
ontologia, assim é demorada para construção.
A proposta de Uschold e King (1995) não descreve de uma forma precisa às
técnicas para execução das diferentes atividades. O nível de detalhamento da
metodologia é muito pequeno e oferece passos muito vagos.
A desvantagem da metodologia de Grüninger e Fox (1995) está na falta de
modelos intermediários que facilitem a comunicação entre o construtor da ontologia e o
especialista do domínio. Porque a partir do passo 2 da metodologia são definidas
informalmente as questões de competência da ontologia, a metodologia parte para a
geração de artefatos em lógica de primeira ordem, ou equivalente. Apesar deste
formalismo ser adequado para avaliar se a ontologia atende os requisitos e evitar
28
ambigüidades na especificação. Isso dificulta a comunicação entre o projetista e o
especialista do domínio que é uma peça muito importante no desenvolvimento da
ontologia.
Outro grave problema encontrado nas metodologias (FERNÁNDEZ et.al, 1997,
SURE et.al, 2002 e NOY et.al, 2000) foi à falta de explicação com uma descrição
detalhada de como e onde serão usadas as abordagens teóricas como cardinalidade
máxima e mínima, dentro de seu processo de elaboração.
Concorda-se com Maedche e Volz (2001), quando cita os fatores que podem
contribuir com problemas sérios na criação das metodologias:
- a existência de dificuldades para o reuso da ontologia.
- a existência de propostas não unificadas, ou seja, cada grupo aplica sua
própria abordagem.
- existem várias formas de construir uma ontologia para determinada
finalidade, assim como não existe um consenso na definição de como
criar uma ontologia para determinado fim.
- dependendo da linguagem escolhida para a codificação pode-se limitar a
capacidade de descrição conceitual do domínio da ontologia.
2.5 Discussão
Neste capítulo foram descritos trabalhos relacionados ao proposto nesta
dissertação considerando-se duas abordagens: as metodologias "clássicas" modelos
baseados em métodos formais para construção de ontologias e baseados em engenharia
reversa. Foram citadas às metodologias de engenharia reversa proposta por
(SUGUMARAN et al., 2002), (SAIAS et al., 2003) e (DOGAN et al., 2002), porque
nelas procurou-se identificar aspectos semelhantes ao da dissertação proposta para
enriquecer o método, embora o ponto de partida para receber informações dessas
metodologias é um modelo entidade relacionamento.
Quando considerada a abordagem relacionada às metodologias de engenharia reversa
baseada na construção de ontologias são descritos de forma sucinta.
Quando considerada a abordagem relacionada às metodologias clássicas,
observa-se que a literatura pertinente é focada na descrição do problema o qual a
ontologia será construída, para então verificar se a metodologia satisfaz os requisitos
especificados para construção. A aplicabilidade depende para que será construída a
29
ontologia, levando em conta o fato que é necessário um bom conhecimento por parte do
projetista sobre o caso específico.
O processo de aquisição de conhecimento nas metodologias clássicas é uma
atividade independente, mesmo que seja coincidente com outras atividades do
desenvolvimento da ontologia. Possíveis fontes de conhecimento são: projetistas, livros,
manuais, figuras, tabelas, outras ontologias, etc. Possíveis técnicas para levantar
requisitos são: brainstorming, entrevistas, análise de texto. As técnicas e as fontes
podem ser combinadas. Por exemplo, a análise de texto em conjunto com entrevistas
com projetistas podem ser usadas para refinar um glossário de termos utilizado na
metodologia Methontology (FERNÁNDEZ et al., 1997).
Detectados alguns problemas das metodologias e localizadas de onde provêm as
informações para sua criação, o método DERONTO para desenvolver ontologias a
partir de DERs é apresentado na próxima seção. DERONTO não difere dos existentes
em relação às fontes de informação, já que o ponto de partida é um DER que necessita
de informações de especialistas do domínio ou da aplicação. Contrariamente aos
métodos anteriores, o método proposto é bastante detalhado e tenta se aproximar de um
tradutor automático, embora a intervenção do projetista seja necessária.
30
CAPÍTULO III – DERONTO: Método Proposto
Neste capítulo é apresentado o método DERONTO para criação de ontologias de
domínio e de aplicação a partir de um DER. A idéia de se criar o DERONTO provém
das dificuldades encontradas em aplicar as metodologias citadas no capítulo anterior.
Outro motivo é o desejo de tornar as ontologias um modelo de representação de
conhecimentos mais amplamente utilizado do que é atualmente, pois só assim
aplicações semânticas destinadas a web ou não, poderão ser desenvolvidas em grandes
volumes. Acredita-se que as metodologias existentes são destinadas principalmente à
comunidade científica de ontologias. DERONTO é composto por seis passos e tem
como objetivo facilitar aos profissionais da área de informática o processo de
desenvolvimento de ontologias agilizando-o pela utilização de uma ferramenta de
modelagem conhecida (DER) e pela utilização de uma documentação simplificada.
Apresenta-se, ao final deste capítulo, uma comparação do DERONTO com outros
trabalhos relacionados que abordam a construção de ontologias.
3.1 Visão Geral do Método
O método DERONTO contém seis passos, conforme descreve a figura 1. Os
números representam os passos, as setas escuras indicam o caminho prescrito e as setas
pontilhas referem-se à elaboração da documentação da ontologia.
Figura 1. Método para criação de uma ontologia a partir do DER.
O primeiro passo consiste em desenvolver um DER a partir de um enunciado ou uma
lista de perguntas fornecidas ao projetista pelo usuário. Logo depois no passo 2, o DER
31
é reescrito excluindo relações e entidades complexas, tais como, atributos compostos e
multivalorados e relações associativas. Este passo foi criado para possibilitar a
automatização dos passos que o seguem. No passo 3, inicia-se a construção da
ontologia, sendo definida a hierarquia de conceitos. No passo 4, as propriedades são
definidas a partir dos relacionamentos e atributos do DER. No passo 5, os axiomas de
definição total ou parcial dos conceitos são estabelecidos a partir da cardinalidade das
relações. No último passo, o projetista verifica e modifica a ontologia definida. A partir
do passo 3, a ontologia é documentada. A versão inicial (versão i) que está apresentada
na figura 1 é obtida após a aprovação do projetista.
Gómez-Pérez e Benjamins (1999) destacam que para a construção de uma
ontologia, cinco tipos de componentes devem ser levados em conta: (i) conceitos, (ii)
propriedades, (iii) funções, iv) axiomas e v) indivíduos. A seguir os passos que
permitem construir uma ontologia com estes elementos são descritos em detalhes,
porém como DERs não possuem indivíduos, estes não são obtidos pela aplicação do
método que trabalha com a TBox2 (BRACHMAN, 1979). As expressões para um
vocabulário genérico, onde é definido um conjunto de todos os conceitos genéricos se
chama TBox.
3.2 Passo 1
O primeiro passo do método consiste em desenvolver um modelo conceitual do
domínio/aplicação por meio de um DER segundo a notação de Peter Chen (1976). As
fontes de informação variam em função do tipo de ontologia que se quer construir. Uma
ontologia de domínio requer entrevistas com especialistas e informações adquiridas de
textos específicos do domínio. Uma ontologia de aplicação parte do enunciado do
problema ou de uma lista de perguntas que devem ser respondidas por meio da
ontologia, a exemplo da On-To-Knowledge Methodology (SURE et.al, 2002). Tanto o
enunciado quanto a lista de perguntas são elaborados de forma colaborativa pelos atores
envolvidos no processo a ser informatizado e pelos desenvolvedores da aplicação.
O DER é construído de acordo com a notação criada por Peter Chen (figura 2),
onde:
�� entidades são representadas como retângulos (A,B,C,D,X,Y,Z);
2 O TBox representa as características gerais dos conceitos, ou seja, o vocabulário de um domínio de
aplicação (terminologia). O vocabulário consiste de conceitos e propriedades.
32
�� os losangos representam as relações entre os conceitos e linhas unem as
entidades às relações das quais participam (R1, R2, R3, R4 e R5);
�� as cardinalidades são representadas em parênteses ao lado das entidades (por
exemplo, X relaciona-se com 0 até n Zs por meio da relação R5);
�� atributos aparecem ligados às entidades por círculos não pintados (2A, 3A,
2B, 2C, 2D,1E, 2E, 2X, 3X, 2Y, 3Y, 2Z e 3Z);
�� atributos compostos possuem ligações com outros atributos (3B);
�� atributos multivalorados possuem cardinalidade, tal como o 3B que pode
ocorrer de uma a três vezes;
�� chaves primárias são atributos identificados por um circulo preenchido (1A,
1B, 1C, 1D, 1X, 1Y, e 1Z);
�� triângulos representam a relação de especialização/generalização (IS-A);
�� relação ternária é exemplificada pela relação R5 entre as entidades X,Y e Z.
�� entidade fraca é representada pela entidade E.
Figura 2. DER.
O modelo conceitual apresentado por Peter Chen (1976) foi escolhido porque possui um
fácil entendimento na captura das entidades além de ser uma ferramenta de modelagem
de dados bastante difundida e utilizada pelos profissionais de informática e ensinada nos
cursos ligados à informática. Se este conhecimento existente for reutilizado na
construção de ontologias, então estas últimas serão construídas mais facilmente e
utilizadas de forma mais ampla no desenvolvimento de aplicações.
33
3.2 Passo 2
O segundo passo do método consiste em reescrever o DER, transformar um
diagrama complexo em um diagrama simplificado, onde as relações associativas são
transformadas em entidades, relações com atributos associados são transformadas em
entidades com seus respectivos atributos, atributos compostos transformados em
entidades e relacionamentos com grau maior que 2 são transformados em
relacionamentos binários. Para isso foram criados os passos a seguir.
a) Transformação de atributo composto em entidade: a figura 3 mostra a
transformação do atributo composto 3B em uma entidade. Os atributos ligados ao
atributo composto são reescritos como atributos da nova entidade e a relação entre a
entidade B e a nova entidade 3B é nomeada pela “B3B” resultante da concatenação dos
nomes da entidade e do atributo composto. Assume-se que a cardinalidade da relação
B3B é (1, 1) nos dois sentidos.
Figura 3. Exemplo de um DER.
b) Transformação de atributo multivalorado em entidade: um atributo
multivalorado é transformado em entidade e os atributos ligados a ele em atributos
normais desta entidade. Na figura 4, o atributo 3F é multivalorado podendo ocorrer de 1
a n vezes. 3F é transformado na entidade 3F e cria-se uma relação entre a entidade F e a
nova entidade 3F. A cardinalidade é sempre (1,1) no lado F e no lado da nova entidade
copia-se a cardinalidade ao atributo multivalorado original como indica a flecha com a
etiqueta cardinalidade na figura. Os atributos permanecem com as mesmas
características originais.
34
Figura 4. Atributo multivalorado reescrito
c) Transformação de relação com atributos associados em entidade: uma relação
com atributos associados é transformada em entidade, os atributos associados passam a
ser atributos desta entidade. A figura 5 apresenta um exemplo onde a relação A x B é
transformada em entidade. Duas novas relações são criadas uma entre a entidade A e a
recém-criada e a outra entre a entidade B e a recém-criada. A cardinalidade no lado da
entidade recém-criada é obtida através da relação antiga como indicam as flechas na
figura. No lado das entidades já existentes (A e B), a cardinalidade será sempre (1,1).
Recomenda-se nomear a relação pela concatenação do nome das entidades domínio e
imagem. Os atributos guardam as mesmas características na nova entidade.
Figura 5. Relação com atributos associados reescritos em entidade e atributos.
Existe uma ressalva, pois não é necessário se preocupar com chave estrangeira ou
composta, porque estas já foram utilizadas em outras entidades.
d) Criação de entidades especializadas a partir de um atributo “tipo”: se apenas um
atributo possui a palavra “Tipo”, os tipos (valores) possíveis são requisitados ao
projetista e transformados automaticamente em entidades de especialização. Por
exemplo, na figura 6 o atributo com o nome “Tipo” é eliminado da entidade A e os
35
valores informados pelo projetista (2A e 4A) são introduzidos como entidades de
especialização.
Figura 6. Exemplo de um atributo “Tipo” que é reescrito em entidade de especialização.
e) Criação de entidades especializadas a partir de vários atributos “tipo”: se uma
entidade possui mais de um atributo com a palavra “Tipo” então a transformação ocorre
da seguinte forma. O projetista sugere um nome para os atributos que possuem a palavra
“Tipo”. Na figura 7, são sugeridos X e Y e essas transformadas em subentidades da
entidade A. Para cada X e Y são informados valores que são inseridos como entidades
de especialização nas respectivas entidades.
Figura 7. Exemplo de mais de um atributo com a palavra “Tipo” em uma entidade.
Este procedimento acontece porque as subentidades de X e Y são classificadas segundo
critérios diferentes e não seria coerente deixá-las diretamente subordinadas à entidade
A.
36
f) Criação de especializações a partir de uma entidade “tipo”: se uma entidade
possuir a palavra “Tipo” e estiver relacionada à outra entidade com cardinalidade (1,1)
no seu lado, os tipos (valores) possíveis são requisitados ao projetista e transformados
automaticamente em entidades de especialização. Os atributos da entidade original que
são exclusivos das novas entidades especializadas passam a ser associados a elas, caso
contrário permanecem associados à entidade original. Na figura 8, os atributos da
entidade “Tipo B” passam a ser associados a cada nova entidade de especialização
produzida conforme solicitação do projetista. As duas entidades criadas, 2A e 4A, são
os valores possíveis para Tipo B fornecidos pelo projetista. A relação AxB é excluída.
Figura 8. Exemplo de uma entidade com o nome “Tipo” que é reescrita em entidade de
especialização.
g) Transformar relações n-árias para n > 2 em relações binárias: relações ternárias
e superiores são transformadas em relações binárias. A figura 9 apresenta um exemplo
de uma relação ternária reescrita em três relações binárias. Os atributos permanecem em
suas entidades de origem e a relação ternária “R” é transformada em uma entidade R.
São criadas três relações entre as entidades A, B, R e C, nomeadas AxR, BxR e CxR. As
cardinalidades que correspondiam a pares de entidades passam a ser de entidade para
entidade.
37
Figura 9. Exemplo de uma relação ternária R transformada em três binárias.
Existe uma ressalva quando da reescrita de relações com grau maior que dois.
Na figura 9, lado esquerdo, a usual (HEUSER, 2001) é que um par (a, c) se relaciona
com zero ou um indivíduo de B. Por exemplo, se (a1, c1) R b1 então (a1, c1) não pode
ter uma relação R com b2. Ao transformar a relação ternária R em três relações binárias
perde-se esta restrição. De acordo com o lado direito da figura 9 (relações binárias), é
possível representar:
a1 AxR r1 BxR b1
c1 AxR r1 BxR b1
≡ (a1,c1) R b1
a1 AxR r2 BxR b2
c1 AxR r2 BxR b2
≡ (a1,c1) R b2
Não é possível fazer esta restrição em lógica de descrições por se tratar de lógica
de primeira ordem.
Após a execução do passo 2, o DER é transformado em um diagrama simples no
qual todas as relações são binárias sem atributos associados e não há entidades com
atributos compostos ou multivalorados.
3.3 Passo 3
O terceiro passo do método consiste em obter os conceitos e subconceitos da
ontologia examinando-se as entidades do DER. Também são definidas algumas regras
38
de nomenclatura para a escrita da ontologia. As transformações realizadas para se obter
os conceitos e subconceitos da ontologia estão listadas a seguir.
a) Transformar entidade em conceito: uma entidade do DER é transformada em um
conceito na ontologia. Este conceito é denominado na seqüência da dissertação de
conceito correspondente à entidade.
b) Especialização: as entidades de especialização existentes no DER são transformadas
em subconceitos na ontologia. A figura 10 mostra uma relação de especialização onde B
e C são subconceitos de A e ao lado direito à representação correspondente em DL.
Figura 10. Relação de Especialização transformadas em DL.
As regras de nomenclatura são:
a) Conceitos são representados em letras maiúsculas.
b) Se uma entidade possui um nome no plural, o conceito equivalente terá seu nome no
singular.
c) Se uma entidade tiver um nome abreviado, o conceito equivalente terá o nome
expandido. Por exemplo, se o DER apresenta uma entidade denominada Ag, o conceito
equivalente será AGÊNCIA. A finalidade é evitar conflito de nomes na ontologia e
eventuais erros de interpretação dos nomes dos conceitos.
A
IS-A IS-A
B C
A BA C
⊇⊇
A
IS-A IS-A
B C
A BA C
⊇⊇
A BA C
⊇⊇
39
Para realizar a documentação deste item é preenchida a tabela 1.
Documentação dos Conceitos Nome: Identificação do conceito Descrição: Interpretação desejada pelo projetista descrita informalmente Sinônimo: Palavras de mesmo significado
Tabela 1. Documentação dos conceitos da ontologia.
3.4 Passo 4
Consiste em definir as propriedades da ontologia examinando-se os atributos e
relacionamentos das entidades no DER. Também são definidas as características das
propriedades. A característica funcional de uma propriedade provém da cardinalidade
do relacionamento correspondente no DER, a inversa, da existência de papéis no
relacionamento e a simétrica e transitiva devem ser atribuídas manualmente. Em
seguida, são apresentadas as regras de nomenclatura para as propriedades e, em seguida,
como obtê-las a partir de atributos e de relacionamentos.
3.4.1 Nomenclatura
a) O nome das propriedades deve ser expandido se aparecerem abreviados no DER.
b) As propriedades têm a letra inicial em maiúscula e as demais, minúsculas.
c) Quando o projetista verificar que existem dois nomes de propriedades iguais deve ser
inserido como diferenciador o nome do domínio separado por um traço de sublinhado.
Mesmo assim persistindo nomes iguais, será consultado o projetista para sugerir o
nome. Na figura 11 existem dois atributos “x”, tanto na entidade A como na B. Estes
são transformados em atributos datatype e são nomeados conforme a tabela 2. A
imagem e o domínio são tratados normalmente como uma propriedade datatype.
Figura 11. Atributos com o mesmo nome nas entidades do DER.
40
A tabela 2 exemplifica como são nomeadas as propriedades com o mesmo nome
em conceitos diferentes. Neste caso, não houve participação do projetista para sugerir o
nome da propriedade.
Propriedades com o mesmo nome do DER NOME DA PROPRIEDADE DOMÍNIO IMAGEM
X_A A <tipo de dados> X_B B <tipo de dados>
Tabela 2. Propriedades com o mesmo nome do DER.
3.4.2 Propriedades a partir de Atributos
a) Propriedade funcional a partir de chave-primária: se uma entidade possui um
atributo chave-primária então é criada uma propriedade funcional na ontologia que tem
por domínio o conceito correspondente e por imagem um tipo de dado (datatype)
atribuído pelo projetista. A propriedade recebe a característica funcional porque um
indivíduo do conceito correspondente estará associado a um e somente um valor da
imagem, ou seja, o valor atribuído à chave identifica somente o referido indivíduo
dentre os indivíduos do conceito correspondente. A propriedade inversa funcional não é
criada por se tratar de uma propriedade funcional datatype, pois não há como garantir
que a partir de um valor de algum tipo primitivo de dado (ex. string, float) se chegue a
somente um indivíduo do conceito correspondente. A figura 12 mostra como chave
primária os atributos “1A” na entidade A e “1B” na entidade B.
Figura 12. Exemplos de um DER.
Os atributos 1A e 1B automaticamente são transformados em propriedades datatype
com característica funcional. Seus domínios são A e B respectivamente.
b) Propriedades funcionais a partir de atributos não-chave: atributos de uma
entidade que não são chaves primárias e que não foram transformados em conceitos ou
subconceitos no passo 3 são transformados em propriedades datatype sem inversa. O
domínio é dado pelo conceito correspondente e a imagem é informada pelo projetista.
41
A tabela 3 mostra os atributos que estão presentes na figura 12 (exceto chaves
primárias) transformados em propriedades datatype. O domínio é dado pelo conceito
equivalente à entidade ao qual o atributo pertence e a imagem é informada pelo
projetista sendo um tipo básico de dados.
Atributos do DER que são transformados em propriedades datatype ATRI BUTO CONCEITO TIPO DOMÍNIO IMAGEM NOME DL
2A A datatype A <tipo de dados> 2A A: 2A.<tipo de dados>
3A A datatype A <tipo de dados> 3A A: 3A.<tipo de dados>
2B B datatype B <tipo de dados> 2B B: 2B.<tipo de dados>
Tabela 3. Atributos do DER que são transformados em propriedades datatype.
3.4.3 Propriedades a partir de Relacionamentos
a) Propriedades object a partir de relacionamentos: relacionamentos associados a
uma entidade são transformados em propriedades de tipo object. Na figura 11, a
entidade A se relaciona com a B por meio da relação AxB, então será criada uma
propriedade AxB cujo domínio é dado pelo conceito correspondente a A e a imagem
pelo conceito correspondente à B. A propriedade inversa não é criada, esta somente é
criada por sugestão do método quando existem papéis associados ao relacionamento no
DER. Neste caso, os nomes dos papéis são utilizados como nome nas propriedades
correspondentes na ontologia. Por exemplo, na figura 13, papel1 seria uma propriedade
de A em B e papel2 de B em A.
b) Propriedade object funcional: se o relacionamento entre duas entidades possui
cardinalidade (1,1) em um dos lados então a propriedade correspondente recebe a
característica funcional. Por exemplo, na figura 13, B relaciona-se com A por meio da
inversa de AxB (ou AxB –1). Portanto, AxB–1 é do tipo object funcional, com domínio B
e imagem A.
Figura 13. Relação com papéis do DER.
42
c) Simetria e transitividade: estas características das propriedades devem ser
informadas pelo projetista pois depende da semântica desejada pelo mesmo.
d) Propriedade inversa: o projetista deve decidir pela manutenção das propriedades
inversas geradas automaticamente pelo método (quando existem papéis nos
relacionamentos) e pela inclusão quando assim desejar.
A documentação desse passo é formulada com o preenchimento das informações
das propriedades da ontologia conforme a tabela 4.
Documentação das propriedades da ontologia Nome: Identificação da Propriedade Descrição: Descrição em linguagem natural da propriedade Tipo: object ou datatype Domínio: Conceito domínio Imagem: Conceito imagem Característica: Nenhuma, simétrica, transitiva ou funcional
Tabela 4. Documentação das propriedades da ontologia.
Depois das propriedades definidas e documentadas, o próximo passo é
representar os axiomas de definição dos conceitos da ontologia.
3.5 Passo 5
O objetivo é construir os axiomas de definição dos conceitos da ontologia
partindo-se das cardinalidades expressas no DER. Um conceito da ontologia pode ter
uma definição completa ou parcial. Um conceito é parcialmente definido se possui
apenas condições necessárias e totalmente definido se possui uma ou mais condições
necessárias e suficientes. Para que um indivíduo qualquer seja classificado como
indivíduo de um conceito, este deve satisfazer as condições necessárias e suficientes do
conceito. O fato de um indivíduo satisfazer condições necessárias não é suficiente para
classificar um indivíduo como sendo representante do conceito em questão, no entanto,
são condições verdadeiras para todo indivíduo daquele conceito.
3.5.1 Condição Necessária e Suficiente
Para se obter uma condição necessária e suficiente a partir do DER, toma-se uma
entidade e seus relacionamentos exclusivos, ou seja, relacionamentos que não são
utilizados por outras entidades. Desta forma, assegura-se que somente indivíduos da
entidade em questão se relacionam com os da imagem, sendo possível gerar uma
condição necessária e suficiente na ontologia para o conceito correspondente.
43
A figura 14 mostra três casos possíveis para se obter condições necessárias e
suficientes para o conceito A. Nota-se que os relacionamentos AxB, AxC e AxD são
exclusivos de A. A condição necessária e suficiente geral para o conceito
correspondente A é obtido pela conjunção das condições obtidas a partir dos
relacionamentos AxB, AxC e AxD. Outros três casos possíveis para se obter condições
necessárias e suficientes são similares aos da figura 14, porém com cardinalidade
mínima igual a zero no lado das entidades B, C e D.
Figura 14. Casos possíveis de restrição necessária e suficiente.
Na tabela 5, as transformações estão representadas em DL onde A é a entidade
domínio da relação AxB exclusiva a ela. Mostram-se as condições necessárias e
suficientes obtidas pela variação da cardinalidade de AxB no lado da imagem B (outra
entidade qualquer). A notação utilizada é a seguinte: ∩ representa conjunção, =
cardinalidade exatamente igual a, � (maior ou igual) a cardinalidade mínima e � (menor
ou igual), a máxima.
Transformações das restrições necessárias e suficientes representadas em DL Cardinalidade na Imagem
Condição Necessária e Suficiente em DL
(1, 1) A ≡≡≡≡ =1 AxB.B para ser um indivíduo do conceito A é necessário e suficiente possuir exatamente um relacionamento AxB com um indivíduo de B
(1, x) tal que x é um inteiro
A ≡≡≡≡ � 1 AxC.C ∩∩∩∩ � x AxC.C R.B para ser um indivíduo do conceito A é necessário e suficiente possuir entre um e x relacionamentos AxC com indivíduos de C, incluindo os limites
44
(1, n) tal que n é um inteiro não especificado
A ≡≡≡≡ � 1 AxD.D ou A: ∃∃∃∃AxD.D para ser um indivíduo do conceito A é necessário e suficiente possuir um ou mais relacionamentos AxC com indivíduos de D
Tabela 5. Transformações das restrições necessárias e suficientes representadas em DL.
3.5.2 Condição Necessária
Uma condição necessária é obtida a partir de relacionamentos que não são
exclusivos de uma entidade (figura 15). Para ser um indivíduo pertencente ao conceito
correspondente A é necessário possuir uma propriedade R que conduza a pelo menos
um indivíduo do conceito correspondente C. A mesma condição necessária pode ser
imposta ao conceito B em relação à propriedade correspondente R. Logo, A e B formam
o domínio de R, então é necessário para todo indivíduo de A possuir uma propriedade R
que leve a um indivíduo de C, mas isto não é suficiente para classificar um indivíduo
com A, pois indivíduos de B também podem estar relacionados a indivíduos de C por
meio da propriedade R.
Figura 15. Exemplo de uma restrição necessária.
A documentação desse passo será formulada com o preenchimento das
informações sobre as restrições da tabela 6.
Documentação dos axiomas da ontologia Nome: Identificação da restrição Descrição: Texto descritivo Nome dos conceitos: Identificação dos conceitos origem e destino envolvidos na restrição Cardinalidade mínima: Cardinalidade mínima da restrição para o conceito Cardinalidade máxima: Cardinalidade máxima da restrição para o conceito
Tabela 6. Documentação dos axiomas da ontologia.
45
3.6 Passo 6
O sexto passo tem como objetivo verificar se o mundo real que se conhece e que
existe está representado corretamente com o mundo modelado formalmente.
Para fazer isso, o projetista deve verificar se a ontologia permite responder às
questões iniciais. Também, pode realizar verificações formais providas por um motor de
inferência:
• Consistência dos conceitos.
• Consistência da taxonomia.
• Inferência de indivíduos.
Caso o projetista decida modificar a ontologia, deve fazê-lo no DER, neste passo,
voltando ao passo 2. Logicamente, as informações que não são afetadas pelas
modificações do projetista devem ser preservadas. Por exemplo, propriedades inversas
que foram suprimidas e axiomas fornecidos pelo projetista.
O ciclo é repetido até que o projetista decida encerrá-lo.
3.7 Documentar a Ontologia
São preenchidos após cada passo do método formulários bastante simplificados
para documentar a ontologia. A documentação influencia a:
- qualidade: quando é preciso estabelecer uma comunicação com uma
equipe externa de trabalho. Ela serve como mecanismo de suporte à
comunicação em encontros presenciais ou por meio de ferramentas
colaborativas.
- produtividade: a documentação tem efeito de produtividade quando da
manutenção e (re)utilização da mesma.
Sugere-se documentar a ontologia da melhor forma possível para garantir seu
reuso e seu compartilhamento. Para isto, os formulários previstos no método solicitam o
mínimo possível de informações do projetista para que eles forneçam informações de
boa qualidade e as mantenham atualizadas.
3.8 Trabalhos Similares
Comparam-se algumas características do método DERONTO com aqueles
citados na revisão bibliográfica.
46
Methontology
A vantagem de DERONTO em relação à documentação da Methontology
(FERNÁNDEZ et al, 1997) é a redução do tamanho da mesma e, em conseqüência,
reduzindo o tempo gasto pelo projetista. Além da documentação, dois cenários podem
ser comparados.
No primeiro cenário, considera-se uma empresa que tem em seu quadro de
colaboradores pessoas que possuem conhecimento sobre DER e pretendem desenvolver
a ontologia a partir do problema apresentado e não existe ainda um DER elaborado,
então o primeiro passo da Methontology "identificar as principais tarefas da ontologia e
planejar a utilização dos recursos". Há uma semelhança com esse método nesse passo,
os demais são diferentes.
No segundo cenário, a empresa possui colaboradores com conhecimento sobre
DER, mas este já está pronto e atualizado como documentação de um banco de dados,
então não há nenhum passo semelhante entre os métodos Methontology e DERONTO,
exceto pela interpretação e estudo do DER existente.
Outros
Em relação à metodologia de Uschold e King (1995), DERONTO descreve de forma
mais detalhada os passos prescritos ao projetista.
Com relação à On-To-Knowledge Methodology (SURE et al., 2002), que
também parte de uma lista de perguntas. A diferença está na utilização da mesma, no
DERONTO serve como auxílio ao enunciado do problema e na On-To-Knowledge
Methodology serve para responder às perguntas criadas.
Comparando o método proposto com a metodologia de Sugumaran e Storey
(2002) existem algumas semelhanças como, por exemplo, o fato do ponto inicial ser
também um modelo conceitual, embora seja um modelo entidade relacionamento. Nos
passos seguintes, o projetista é chamado a tomar decisões. Uma diferença a favor do
DERONTO é a melhor descrição dos passos a serem seguidos para definição dos
conceitos, relacionamentos e validação da ontologia, pelo método proposto o que não
acontece na metodologia definida por Sugumaran e Storey (2002).
Em relação à metodologia de Bueno (2005) os termos semelhantes são inseridos
na ontologia (same as em linguagem OWL). No método proposto, os termos
semelhantes ficam armazenados na documentação como sinônimos dos conceitos e
subconceitos. Outra diferença é que o DERONTO proporciona uma descrição mais
47
clara dos passos a serem seguidos e existe a flexibilidade de voltar ao passo 2
(reescrever o DER) quantas vezes o projetista decidir.
3.9 Discussão
Neste capítulo foi apresentado o método DERONTO para construção de
ontologias de domínio e de aplicação a partir de um modelo conceitual expresso por
meio de um DER. Este último, embora limitado quanto ao poder de expressão, é
utilizado por ser bastante difundido entre os profissionais de informática e porque pode
agilizar o processo de desenvolvimento de ontologias, assim como ampliar seu uso em
sistemas de informação, mesmo quando o projetista não possui conhecimento teórico
aprofundado em ontologias.
Não é possível retirar a característica simétrica e transitiva do DER. Uma
propriedade simétrica significa que quando um indivíduo A possui um relacionamento
com um indivíduo B, através de um relacionamento R, pode-se dizer então que o
indivíduo B também se relaciona com o conceito A por meio do mesmo relacionamento.
O problema é que podem existir cardinalidades diferentes nesta relação. A cardinalidade
no sentido da leitura da direita para a esquerda pode ser diferente da cardinalidade da
esquerda para a direita. Da mesma forma, a identificação de propriedades transitivas
será deixada para o futuro.
Após a realização de alguns experimentos descritos no capítulo 5, alterou-se a
primeira versão escrita do método proposto com objetivo de melhorar e deixar mais
clara a sua execução. Foram inseridas as seguintes mudanças no passo 2:
- quando mais de um atributo possuir a palavra tipo é preciso construir
níveis intermediários na taxonomia de conceitos;
- quando o projetista verificar que existem 2 nomes de atributos iguais em
entidades diferentes, deve ser inserido como sucessor o nome do domínio
separado por um traço sublinhado, persistindo nomes iguais, será
consultado o projetista para sugerir o nome.
Essas alterações foram acopladas ao método, suprindo características antes
inexistentes. Acredita-se que outras extensões devem ser realizadas no futuro quando o
método for experimentado de modo mais amplo. Há vários pontos que merecem
aprofundamento, tais como identificação de subpropriedades e identificação da
característica de transitividade.
48
Em relação à construção de uma ferramenta para auxiliar o emprego do método,
foi estudada a possibilidade de desenhar o DER na ferramenta ErWin3 que o salva em
formato XML (EXtensible Markup Language). Em seguida, este arquivo XML é
transformado em XSD (XML Schema Definition) com auxilio da ferramenta XmlFox4.
Depois é aplicada novamente uma conversão em forma de regras de mapeamento tendo
como resultado um código em linguagem OWL (Web Ontology Language) segundo
(Bohring et al., 2005) que trata da transformação de um arquivo XSD em OWL. O
maior problema enfrentado foi representar de forma correta as cardinalidades dos
relacionamentos em XSD e por conseqüência os axiomas. A figura 16 mostra os passos
para transformação de um arquivo XML em XSD e a seguir o arquivo com formato
XSD é transformado em linguagem OWL.
Figura 16. Método proposto por Bohring e Auer. Fonte: (Bohring et al., 2005).
No próximo capítulo é apresentado um estudo de caso utilizando o método
proposto.
3 É uma ferramenta de software que permite modelar dados para um sistema gerenciador de banco de
dados. 4 É uma ferramenta de software freeware que converte arquivos xml em arquivos xsd. Disponível em:
http://www.xmlfox.com
49
CAPÍTULO IV: Estudo de Caso
Este capítulo propõe um exemplo para tornar mais clara a aplicação do
DERONTO. Tem como objetivo demonstrar a funcionalidade dos seis passos do
método apresentado no capítulo 3. Ao final deste capítulo, apresenta-se o
preenchimento dos formulários de saída de dados, o mesmo formato distribuído aos
integrantes dos grupos para validar o método.
4.1 Passo 1
O passo inicial refere-se a elaboração de um DER a partir do enunciado a seguir.
Uma Agência bancária possui diversos correntistas, estes podem ter diversas
contas correntes de diferentes tipos, cada uma localizada em uma agência específica e
uma conta pode pertencer a mais de um correntista.
A conta possui um número e saldo, o correntista pode ser pessoa física ou
jurídica. Se uma conta possuir um saldo superior a R$ 12.500,00 então ela será
considerada uma conta especial.
Ao fim, a ontologia deve responder as perguntas elaboradas pelo projetista.
• Qual nome do correntista que possui conta especial?
• Qual CPF do correntista X?
• Qual data de nascimento do correntista Y?
• Quantas contas-correntes possuem a agência X?
A figura 17 mostra o DER construído a partir do enunciado do problema.
Foi utilizada a notação de Peter Chen (1976).
Figura 17. DER construído após a leitura do enunciado.
Agência CorrentistaC_
Corrente(1,n)(1,1)
NúmeroNúmero
NomeTipo { Especial
Comum }Saldo
CPF / CNPJ
Tipo { P_Física / P_Jurídica}
Data_Nascimento /Data_Criação_Empresa
50
No DER, (figura 17) uma relação associativa chamada C_Corrente entre as
entidades Agência e Correntista foi criada. A relação possui atributos associados
inclusive com a palavra “Tipo” que será tratada de forma especial, a entidade correntista
possui atributos que serão designados tanto para pessoa física quanto pessoa jurídica.
4.2 Passo 2
Seguindo o método, o DER é reescrito para eliminar entidades e relacionamentos
complexos. Os itens que compõem este passo são descritos a seguir.
a) O DER (figura 17) não possui atributo composto.
b) O DER (figura 17) não possui atributo multivalorado.
c) A relação C_Corrente presente no DER (figura 17) possui 3 atributos associados. A
relação é transformada em uma entidade e os atributos continuam os mesmos agora
pertencendo a nova entidade. Duas novas relações são criadas, nomeadas pela
concatenação do nome das entidades domínio e imagem. As cardinalidades foram
obtidas através do DER. A figura 18 mostra a transformação da relação com atributos
associados para uma entidade.
Figura 18. Transformação da relação com atributos associados em entidade.
Com essa transformação o DER da figura 17 é atualizado. Retirado o relacionamento
C_Corrente e inserido em seu lugar a entidade C_Corrente. Os novos relacionamentos
Agência/C_Corrente e C_Corrente/Correntista também foram inseridos com suas
cardinalidades.
d) O DER (figura 17) possui a palavra “Tipo” na entidade Correntista neste caso,
“Tipo” refere-se ao tipo de pessoa que possui a conta. Com a transformação do item c
em entidade C_Corrente (figura 18) também possui a palavra “Tipo” referente ao tipo
de conta. A figura 19 mostra a transformação dos atributos “Tipo” da entidade
C_Corrente
Número
Tipo { Especial Normal }
Saldo
C_ Corrente
Número
Saldo
Tipo { Especial Normal }
Saldo
Agência /C_Corrente
(1,1) C_Corrente /Correntista
(1,n)
C_Corrente
Número
Tipo { Especial Normal }
Saldo
C_ Corrente
Número
Saldo
Tipo { Especial Normal }
Saldo
Agência /C_Corrente
(1,1) C_Corrente /Correntista
(1,n) C_ Corrente
Número
Saldo
Tipo { Especial Normal }
Saldo
Agência /C_Corrente
(1,1) C_Corrente /Correntista
(1,n)
51
C_Corrente em entidades de especialização. As palavras Especial e Normal foram
sugeridas anteriormente pelo projetista.
Figura 19. Transformação do atributo “Tipo” da entidade C_Corrente em relação de
especialização.
A figura 20 mostra a transformação do atributo “Tipo” da entidade Correntista em
entidades de especialização. As palavras P_Física e P_Jurídica foram sugeridas
anteriormente pelo projetista.
Figura 20. Transformação do atributo “Tipo” da entidade Correntista em relação de
especialização.
e) O DER não possui mais nenhuma palavra “Tipo” em suas entidades.
f) O DER não possui nenhuma entidade com a palavra “Tipo”.
g) O DER não possui nenhuma relação com grau maior que 2.
A figura 21 mostra o DER transformado em um diagrama simples após passar
por todos os itens do passo 2.
C_ Corrente
Número
Saldo
IS-A IS-A
Especial Normal
C_ Corrente
Número
Saldo
Tipo { Especial Normal }
Saldo
Correntista
IS-A IS-A
P_Física P_Jurídica
CPF
Data_Nascimento
CNPJ
Data_Criação_Empresa
Correntista
CPF / CNPJ
Tipo { P_Física / P_Jurídica}
Data_Nascimento /Data_Criação_Empresa
Correntista
IS-A IS-A
P_Física P_Jurídica
CPF
Data_Nascimento
CNPJ
Data_Criação_Empresa
Correntista
CPF / CNPJ
Tipo { P_Física / P_Jurídica}
Data_Nascimento /Data_Criação_Empresa
52
Figura 21. DER após a execução do passo 2 do método proposto.
É importante ressaltar que não foram modificadas as informações do DER, mas
sim a visualização, tornando-o mais simples para ser tratado nos próximos passos do
método.
4.3 Passo 3
Todos os itens que são executados no passo 3, são obtidos conforme a figura 21
que é o DER atual.
A seguir cada item do método é especificado.
a) Ocorre a transformação das entidades em conceitos correspondentes da ontologia. A
tabela 7 mostra o resultado desta transformação.
Transformação das entidades em conceitos correspondentes da ontologia
ENTIDADE CONCEITO Agência AGÊNCIA C_Corrente C_CORRENTE Correntista CORRENTISTA Especial ESPECIAL Normal NORMAL P_Física P_FÍSICA P_Jurídica P_JURÍDICA
Tabela 7. Transformação das entidades em conceitos correspondentes da ontologia.
b) No DER (figura 21), foram localizadas algumas relações de especialização e
generalização. A tabela 8 mostra a listagem dos conceitos e subconceitos da ontologia.
53
Transformação das relações de especialização e generalização CONCEITO SUBCONCEITO DE
ESPECIAL C_CORRENTE NORMAL C_CORRENTE P_FÍSICA CORRENTISTA P_JURÍDICA CORRENTISTA
Tabela 8. Transformação das relações de especialização e generalização em
subconceitos da ontologia.
Em relação às regras de nomenclatura para o DERONTO sugere-se:
a) Corresponde a nomenclatura dos conceitos da ontologia. Por exemplo na tabela 8
todos os conceitos estão em letras maiúsculas.
b) Todos os conceitos estão no singular.
c) Corresponde a nomenclatura dos conceitos da ontologia. Foram encontrados os
conceitos C_Corrente, P_Física e P_Jurídica que foram transformados em
Conta_Corrente, Pessoa_Física e Pessoa_Jurídica respectivamente.
No último item do passo 3, a ontologia é documentada. A tabela 9 mostra a lista
de documentação dos conceitos e subconceitos obtidos através do DER.
Documentação dos Conceitos e subconceitos da Ontologia Nome do Conceito: AGÊNCIA Descrição do Conceito: Sucursal de uma repartição financeira, banco Sinônimo: Banco
Nome do Conceito: CONTA_CORRENTE Descrição do Conceito: É um estilo de conta onde o cliente bancário poderá realizar
empréstimos, utilizar limite (caso seja conta especial), pedir cartões de crédito e ter algumas operações que somente o tipo de conta corrente lhe permite fazer
Sinônimo: -
Nome do Conceito: CORRENTISTA Descrição do Conceito: É a pessoa física ou jurídica que possui uma conta na agência. Sinônimo: Cliente do Banco
Nome do Conceito: ESPECIAL Descrição do Conceito: É um tipo de conta bancária que o correntista não possui limites,
portanto são cobrados dela, taxas de manutenção da conta, cartões de crédito, cestas de serviços (se for o caso) e outros serviços vigentes de acordo com cada banco
Sinônimo: PREFERENCIAL
Nome do Conceito: NORMAL Descrição do Conceito: É um tipo de conta bancária que o correntista possui limites,
portanto são cobrados dela apenas a manutenção da conta bancária, cartões de crédito (se for o caso) e outros serviços vigentes de acordo com cada banco
Sinônimo: NORMAL
Nome do Conceito: PESSOA_FÍSICA
54
Descrição do Conceito: É a pessoa natural, isto é, todo indivíduo (homem ou mulher), desde o nascimento até a morte
Sinônimo: -
Nome do Conceito: PESSOA_JURÍDICA Descrição do Conceito: É a entidade abstrata com existência e responsabilidades
jurídicas. Por exemplo, uma associação, empresa, companhia, legalmente autorizadas
Sinônimo: - Tabela 9. Documentação dos conceitos e subconceitos da ontologia.
4.4 Passo 4
Os dados do passo 4 são preenchidos conforme os itens apresentados a seguir:
4.4.1 Nomenclatura das Propriedades
a) Corresponde a nomenclatura das propriedades da ontologia. Neste caso são
transformadas as propriedades cpf e cnpj em Cadastro_Pessoa_Física e
Cadastro_Nacional_Pessoa_Jurídica respectivamente. As demais propriedades não estão
abreviadas.
b) Todas as propriedades estão com as letras iniciais maiúsculas e as demais letras
minúsculas.
c) Existem propriedades com o mesmo nome no DER, ao transformá-las em uma
propriedade será inserido posteriormente ao nome da propriedade o nome do conceito
domínio. Tanto o conceito AGÊNCIA como CONTA_CORRENTE possuem em uma
de suas propriedades o nome Número. A tabela 10 mostra as propriedades
Número_Agência e Número_Conta_Corrente com o domínio e a imagem
correspondente.
Dados obtidos após a execução do item c da seção 3.4.1 NOME PROPRIEDADE TIPO
PROPRIEDADE
DOMÍNIO IMAGEM
Número_Agência datatype AGÊNCIA int
Número_Conta_Corrente datatype CONTA_CORRENTE int
Tabela 10. Dados obtidos após a execução do item c da seção 3.4.1.
4.4.2 Propriedades a partir de Atributos
a) Foi selecionada e transformada em propriedades datatype as chaves primárias do
DER (figura 21). A tabela 11 mostra os dados obtidos após a execução deste item no
55
passo 4. Estão descritos o nome da propriedade, seu tipo, seu domínio e imagem, sua
característica e sua respectiva propriedade inversa.
Dados obtidos após a execução do item a da seção 3.4.2 NOME PROPRIEDADE TIPO
PROPRIEDADE
DOMÍNIO IMAGEM CARACTE-
RÍSTICA
NOME DA
PROP.
INVERSA
Número_Agência datatype AGÊNCIA int Funcional -
Número_Conta_Corrente datatype CONTA_CORRENTE int Funcional -
Cadastro_Pessoa_Fisica datatype PESSOA_FÍSICA string Funcional -
Cadastro_Nacional_Pessoa
_Jurídica
datatype PESSOA_JURÍDICA string Funcional -
Tabela 11. Propriedades obtidas após a execução do item a da seção 3.4.2.
b) A tabela 12 mostra os dados obtidos após a execução do item b, da seção 3.4.2, do
passo 4, onde estão descritos o nome da propriedade, seu tipo, seu domínio e imagem,
sua característica e sua propriedade inversa.
Dados obtidos após a execução do item b da seção 3.4.2 NOME TIPO
DOMÍNIO IMAGEM PROP.
INVER
SA
DL
Nome datatype AGÊNCIA string - AGÊNCIA: Nome.string
Saldo datatype CONTA_COR
RENTE
float - CONTA_CORRENTE:Saldo.float
Data_Nasc
imento
datatype PESSOA_FÍSI
CA
data - PESSOA_FÍSICA:Data_Nascimento.
data
Data_Cria
ção_Empr
esa
datatype PESSOA_JURÍ
DICA
data - PESSOA_JURÍDICA:Data_Criação_
Empresa.data
Tabela 12. Propriedades obtidas após a execução do item b da seção 3.4.2.
4.4.3 Propriedades a partir de Relacionamentos
a) Listados os dois relacionamentos que existem no DER conforme a figura 21 é
utilizada a tabela 13 para mostrar as propriedades após a execução da seção 3.4.3 do
DERONTO.
56
Dados obtidos após a execução do item a do passo 4 NOME
PROPRIEDADE
TIPO
PROPRIEDADE
DOMÍNIO IMAGEM CARACTE-
RÍSTICA
NOME DA
PROP.
INVERSA
Agência /
Conta_Corrente
Object AGÊNCIA CONTA_CORRENTE - -
Conta_Corrente /
Correntista
Object CONTA_
CORRENTE
CORRENTISTA - -
Tabela 13. Formulário com o nome das propriedades do passo 4.
b) Não há relação com papéis entre as entidades do DER (figura 21).
c) O projetista decidiu que nenhuma propriedade receberá característica simétrica ou
transitiva.
d) Ao executar esse item o projetista decide que as propriedades
Conta_Corrente/Agência e Correntista/Conta_Corrente são inseridas como propriedades
inversas. As demais propriedades não receberam propriedades inversas.
A tabela 14 mostra a documentação das propriedades da ontologia após a
execução do passo 4. Apresenta as informações sobre o nome, a descrição, o tipo, qual o
domínio e imagem que a propriedade pertence e a característica, se existir.
Documentação das propriedades da ontologia Nome: Número_Agência
Descrição: Representa o número da agência bancária
Tipo: datatype
Domínio: AGÊNCIA
Imagem: Int
Característica da Propriedade: Funcional
Nome: Número_Conta_Corrente
Descrição: Identifica o número da conta Corrente
Tipo: datatype
Domínio: CONTA_CORRENTE
Imagem: Int
Característica da Propriedade: Funcional
Nome: Cadastro_Pessoa_Física
Descrição: Identifica o cadastro da pessoa física
Tipo: datatype
57
Domínio: PESSOA_FÍSICA
Imagem: Data
Característica da Propriedade: Funcional
Nome: Cadastro_Nacional_Pessoa_Jurídica
Descrição: Identifica o número da pessoa jurídica
Tipo: datatype
Domínio: PESSOA_JURÍDICA
Imagem: Data
Característica da Propriedade: Funcional
Nome: Nome
Descrição: Recebe o nome da Agência bancária
Tipo: datatype
Domínio: AGÊNCIA
Imagem: String
Característica da Propriedade: -
Nome: Saldo
Descrição: Recebe o valor do saldo da conta corrente do correntista
Tipo: datatype
Domínio: CONTA_CORRENTE
Imagem: Float
Característica da Propriedade: -
Nome: Data_Nascimento
Descrição: Recebe a data de nascimento da pessoa física
Tipo: datatype
Domínio: PESSOA_FÍSICA
Imagem: Data
Característica da Propriedade: -
Nome: Data_Criação_Empresa
Descrição: Recebe a data de criação da empresa
Tipo: datatype
Domínio: PESSOA_JURÍDICA
Imagem: Data
Característica da Propriedade: -
Nome: Agência / Conta_Corrente
58
Descrição: Une agência a conta corrente
Tipo: Object
Domínio: AGÊNCIA
Imagem: CONTA_CORRENTE
Característica da Propriedade: -
Nome: Conta_Corrente / Correntista
Descrição: Une a conta corrente ao correntista
Tipo: Object
Domínio: CONTA_CORRENTE
Imagem: CORRENTISTA
Característica da Propriedade: -
Tabela 14. Documentação das propriedades da ontologia.
4.5 Passo 5
4.5.1 Condição Necessária e Suficiente
Ao analisar os dois relacionamentos que fazem parte do DER da figura 21 um
deles é exclusivo (Agência/C_Corrente), no entanto o projetista decide que não vai
utilizá-lo como uma condição necessária e suficiente.
Ao observar o enunciado do problema, “Se uma conta possuir um saldo superior
a R$ 12.500,00 então ela será considerada uma conta especial”. Esta informação não se
consegue representar no DER, por se tratar de um axioma que depende de valor.
Conforme o passo 5 do método é possível representar em axiomas somente aquelas que
estão presentes na cardinalidade entre as entidades. Então para construir o axioma
determinado no enunciado é necessária a intervenção humana através do projetista.
O projetista criou uma restrição necessária e suficiente com a propriedade Saldo no
conceito Especial:
para conta normal:
Estas restrições são definidas em DL da seguinte forma:
00,500.12._ �≡⊇ SaldoESPECIALESPECIALCORRENTECONTA
00,500.12._ ≤≡⊇ SaldoNORMALNORMALCORRENTECONTA
Saldo has "min R$ 12.500,00"
Saldo has "max R$ 12.500,00"
59
4.5.2 Condição Necessária
Não há nenhuma entidade no DER que possui características para ser uma
condição necessária.
O projetista também não inseriu nenhuma condição necessária.
A documentação dos axiomas da ontologia é apresentada na tabela 15, onde
possui o nome de cada restrição com sua respectiva descrição, os conceitos estão
envolvidos e a cardinalidade referente.
Documentação das restrições da ontologia exemplo Nome da restrição: Saldo has "min R$ 12.500,00”
Descrição da restrição: Indica que para ser uma conta do tipo especial é necessário
possuir um saldo superior que R$ 12.500,00
Nome dos conceitos ESPECIAL
Cardinalidade mínima: -
Cardinalidade máxima: -
Nome da restrição: Saldo has "max R$ 12.500,00”
Descrição da restrição: Indica que para ser uma conta do tipo normal é necessário um
valor máximo de saldo de R$ 12.500,00
Nome dos conceitos NORMAL
Cardinalidade mínima: -
Cardinalidade máxima: -
Tabela 15. Documentação das restrições da ontologia de exemplo.
4.6 Passo 6
O projetista não executou nenhuma mudança na ontologia obtida através do
método. A figura 22, mostra a ontologia resultante deste exemplo. Os conceitos
ESPECIAL e NORMAL que estão em outra cor indicam que são conceitos completos,
ou seja, esses conceitos possuem uma restrição necessária e suficiente. O conceito
owl:Thing indica a raiz da ontologia. Foi utilizado o editor de ontologias Protégé
(PROTÉGÉ, 2000) para realizar o desenho da figura 22.
60
Figura 22. Ontologia obtida a partir do enunciado do problema deste exemplo.
A seguir a representação da figura 22 em DL.
CORRENTECONTAESPECIAL _⊇
CORRENTECONTANORMAL _⊇
ACORRENTISTFÍSICAPESSOA ⊇_
ACORRENTISTJURÍDICAPESSOA ⊇_
ThingowlACORRENTIST :⊇
ThingowlCORRENTECONTA :_ ⊇
ThingowlAGÊNCIA :⊇
Com a ontologia formada é possível encontrar respostas válidas para as 4 perguntas
realizadas na seção 4.1.
4.7 Formulários de Preenchidos no DERONTO
Após a execução do passo 3 é preenchido o formulário (conforme Apêndice 1) e
assim é formada a hierarquia de conceitos da ontologia. A tabela 16 apresenta o nome
dos conceitos e subconceitos da ontologia.
Tabela 16. Formulário de dados de saída do passo 3.
Dados obtidos após o passo 3 do método
NOME DO CONCEITO SUBCONCEITO DE: AGÊNCIA RAIZ CONTA_CORRENTE RAIZ CORRENTISTA RAIZ ESPECIAL CONTA_CORRENTE NORMAL CONTA_CORRENTE PESSOA_FÍSICA CORRENTISTA PESSOA_JURÍDICA CORRENTISTA
61
Após a execução do passo 4 o formulário (conforme Apêndice 2) é preenchido
conforme a tabela 17 que apresenta informações como o nome da propriedade, seu tipo,
qual o domínio e imagem, característica e a propriedade inversa.
Dados obtidos após a execução de todos os itens do passo 4 NOME PROPRIEDADE TIPO
PROPRIEDADE
DOMÍNIO IMAGEM CARACTE-
RÍSTICA
NOME
DA
PROP.
INVERSA
Número_Agência datatype AGÊNCIA int Funcional -
Número_Conta_Corrente datatype CONTA_CORRENTE int Funcional -
Cadastro_Pessoa_Física datatype PESSOA_FÍSICA string Funcional -
Cadastro_Nacional_Pesso
a_Jurídica
datatype PESSOA_JURÍDICA string Funcional -
Nome datatype AGÊNCIA string - -
Saldo datatype CONTA_CORRENTE float - -
Data_Nascimento datatype PESSOA_FÍSICA data - -
Data_Criação_Empresa datatype PESSOA_JURÍDICA data - -
Agência /
Conta_Corrente
Object AGÊNCIA CONTA_
CORREN-
TE
- Conta_
Corrente
/ Agência
Conta_Corrente /
Correntista
Object CONTA_
CORRENTE
CORREN-
TISTA
- Corren-
tista /
Conta_
Corrente
Tabela 17. Formulário de dados de saída do passo 4.
4.8 Discussões
O exemplo apresentado tem como principal objetivo a melhor compreensão do
método proposto (descrito no capítulo 3).
Para realizar esse objetivo é apresentado um enunciado, desenvolvido um DER
sobre ele. As perguntas a serem respondidas assim como a hierarquia da ontologia estão
no final deste capítulo para melhor visualização do leitor desta dissertação.
As modificações solicitadas no passo 2, foram realizadas com facilidade. No passo 4,
um ponto importante é a agilidade em obter as propriedades da ontologia.
62
Não existe como retirar o axioma que envolva valor. Por isso existe a
flexibilidade do método proposto em retornar ao passo 2 e essas restrições podem ser
inseridas pelo projetista.
Conclui-se que apesar do exemplo proposto ser de pequeno porte, este
estabelece seu objetivo que é facilitar o entendimento do DERONTO.
No próximo capítulo será apresentada a metodologia de experimentação, os
experimentos, a análise dos resultados obtidos e discussões sobre o método e a
experimentação em si.
63
CAPÍTULO V: Experimentação e Resultados
Neste capítulo são apresentados os procedimentos usados para validar o método
quanto a sua eficácia e os resultados obtidos. Foi executado um experimento com
profissionais de informática com conhecimento variado (nenhum, moderado e bom) em
ontologias, porém todos com bom conhecimento em modelagem por meio de DER. O
objetivo era verificar se obtinham ontologias similares a uma ontologia de referência
demonstrando se o método auxilia ou não aqueles com pouco / moderado conhecimento
em ontologias. A eficiência, do método que poderia, por exemplo, ser medida pelo
tempo empregado no desenvolvimento das ontologias, não foi medida. Neste capítulo
são apresentados a metodologia de experimentação, os resultados obtidos e a análise
destes.
5.1 Metodologia
As próximas subseções detalham a metodologia de experimentação,
apresentando as características da população, amostra e os procedimentos para obtenção
dos resultados.
5.1.1 Amostra
O experimento foi realizado com três grupos de usuários cada um composto por
três pessoas. A seleção das pessoas foi intencional, caracterizando uma amostra não-
probabilística intencional. Todos os usuários selecionados possuem bom conhecimento
em modelagem por meio de DERs e foram divididos em três grupos, A, B e C, em
função do conhecimento relatado ou previamente conhecido em ontologias:
- A: pessoas com conhecimento avançado em construção de ontologias.
- B: pessoas com conhecimento moderado em construção de ontologias.
- C: pessoas com pouco ou nenhum conhecimento em ontologias.
Para determinar o nível de conhecimento, perguntou-se aos usuários sobre suas
experiências práticas e teóricas (leitura) sobre DER e ontologias e, também, serviu-se de
conhecimento prévio das pessoas envolvidas.
5.1.2 Experimentos e Instrumentos
O experimento consiste na construção individual de uma ontologia de aplicação
no domínio do turismo. Este tema foi escolhido por não exigir conhecimentos
64
específicos dos participantes. Brevemente, se trata de uma agência de turismo que
oferece serviços de organização de viagens onde o turista escolhe destinos,
acomodações e atividades a serem realizadas.
A cada um dos participantes, foi entregue um enunciado descrevendo o caso da
agência de turismo (apêndice 6) e uma lista de perguntas as quais a ontologia deve
permitir responder (apêndice 7). Antes da entrega destes instrumentos, foi elaborado um
check list para verificar se o enunciado e as perguntas poderiam resultar em uma
ontologia que cobrisse certas características (conceitos, subconceitos, propriedades
datatype e object, axiomas necessários e necessários e suficientes, relação inversa) de
uma ontologia. Junto com o enunciado e a lista de perguntas, há a descrição do método
e os formulários para registrar os resultados ao final de cada passo do DERONTO
(apêndices 1, 2 e 3). Pensando-se no grupo C, que não possui conhecimento sobre
ontologias, foram elaborados e entregues dicas sobre ontologias (apêndice 10) e um
glossário de termos explicativos (apêndice 11).
Os participantes, munidos destes instrumentos, preencheram os formulários e
devolveram ao autor deste trabalho que criou cada uma das ontologias no editor Protégé
(PROTÉGÉ, 2000) capaz de gerar um arquivo owl através da linguagem de
representação OWL-DL (W3C, 2006).
5.1.3 Procedimento de Obtenção dos Resultados
A intenção do experimento é medir o quanto o método auxilia pessoas com
nenhum conhecimento e com conhecimento moderado em ontologias a construir
ontologias quando comparadas com um grupo de controle (grupo A) que, teoricamente,
são mais aptos a elaborar ontologias mais similares a uma ontologia de referência
(apêndice 9). Esta última foi elaborada pelo autor deste trabalho. O procedimento de
obtenção de resultados consiste justamente em medir a similaridade entre ontologias. Se
as pessoas do grupo B e C conseguem criar ontologias tão similares à referência quanto
aquelas do grupo A, pode-se deduzir que o método as auxilia satisfatoriamente.
Em seguida, apresentam-se o método utilizado para calcular a similaridade entre
duas ontologias. O método utilizado, proposto por Maedche e Staab (2002), foi
escolhido porque utiliza medidas léxicas e semânticas no cálculo de similaridade.
65
Similaridade Léxica
Para verificar se conceitos são lexicamente equivalentes de forma independente
da posição que ocupam na hierarquia de conceitos, é realizado um mapeamento manual
entre os conceitos de uma ontologia proposta com os da ontologia de referência. Por
exemplo, um conceito na ontologia de referência chama-se CAMINHADA, na
ontologia proposta por um participante do experimento chama-se
CAMINHADA_ECOLÓGICA, então uma relação de equivalência é criada entre estes
dois conceitos (apêndice 12). Maedche e Stabb (2002) tratam a medida de similaridade
léxica pelo algoritmo de Levenstein. (LEVENSHTEIN, 1966)
As propriedades são verificadas através do conceito domínio e tipo imagem.
A medida de similaridade léxica dos conceitos e propriedades da ontologia
proposta em relação à de referência independente das seguintes situações:
- nomes iguais em níveis diferentes de hierarquia.
- nomes iguais no mesmo nível de hierarquia.
- nomes parecidos no mesmo nível de hierarquia.
- nomes parecidos em níveis de hierarquia diferentes para cima ou para
baixo.
- nomes completamente diferentes em níveis de hierarquia iguais.
- nomes completamente diferentes em níveis de hierarquia diferente para
cima ou para baixo.
A figura 23 mostra duas ontologias organizadas hierarquicamente, onde, O1
indica a ontologia de referência, O2 indica a ontologia resultante do método, as setas
indicam a ligação entre os termos da ontologia, as linhas pontilhadas indicam que o
termo existe em ambas as ontologias.
Figura 23. Ontologias organizadas hierarquicamente.
66
Na figura 23, há três conceitos com nomes iguais nas ontologias O1 e O2.
(“Área”, “Cidade” e “Hotel”), embora o conceito “Hotel” de O1 esteja em uma
hierarquia diferente de “Hotel” em O2. Para medir o grau de similaridade entre os
conceitos é apresentado a seguir o cálculo de similaridade de conceitos entre duas
ontologias.
Similaridade Semântica entre Conceitos
A equação a seguir é extraída de Maedche e Staab (2002) e tem por objetivo
calcular a similaridade semântica entre duas taxonomias. Na realidade, calcula-se a
sobreposição entre duas taxonomias partindo-se de dois conceitos C1 e C2 provenientes
de duas ontologias, O1 e O2 respectivamente, que estão associados lexicamente pelo
termo L.
Há duas equações para medir a similaridade semântica. A equação 1 é utilizada
quando existe um mapeamento obtido através do termo L entre conceitos da ontologia
O1 e O2. A equação 2 é utilizada quando não é possível construir um mapeamento pela
entrada léxica L.
|))2}),({((2))1}),({((1||))2}),({((2))1}),({((1|
)2,1,(' 11
11
HLFSCFHLFSCFHLFSCFHLFSCF
OOLTO −−
−−
∪∩=
|))2}),({((2))1}),({((1||))2}),({((2))1}),({((1|
max)2,1,(" 11
11
2 HLFSCFHLFSCFHLFSCFHLFSCF
OOLTOCC −−
−−
∈ ∪∩=
onde:
- O1 e O2 são duas ontologias;
- Hi é a taxonomia da ontologia Oi;
- L é uma entrada léxica pertencente à intersecção das entradas léxicas de
O1 e O2;
- TO (taxonomic overlap): mede a sobreposição entre as taxonomias H1 e
H2 partindo-se dos conceitos relacionados à entrada léxica L nas
ontologias O1 e O2;
- F é uma função que relaciona um conjunto de entradas léxicas a um
conjunto de conceitos, ou seja, termos que expressam conceitos;
- SC({C1,...,Cn},H): i.e semantic cotopy, é a união de todos os super e
subconceitos de C1, ..., Cn;
(1)
(2)
67
- Fi mapeia um termo para um conceito
- Fi-1 mapeia um conceito para um termo.
- F2-1 indica o conceito da ontologia a ser comparada.
Por exemplo, para determinar a medida de similaridade quando um conceito existe
nas duas ontologias O1 e O2 aplica-se a equação (1). Essa situação ocorre com “Hotel”
(figura 23) indiferente se está no mesmo nível de hierarquia nas ontologias ou não. Ao
aplicar a equação 1, tem-se a seguinte situação:
}"mod,"{"))1}),"({"((1 1 açãoAcoHotelHHotelFSCFA == −
}","{"))2}),"({"((2 1 esHotelSimplHotelHHotelFSCFB == −
então:
31
||||
)2,1,"("' =∪∩=
BABA
OOHotelTO , conclui-se que a medida de similaridade do
conceito “Hotel” na ontologia de referência em relação ao mesmo conceito na ontologia
O2 é 33%.
A equação (1) retorna a similaridade entre cada conceito da ontologia criada pela pessoa
que realizou o teste e entre a ontologia de referência.
Quando o conceito está presente somente em uma das ontologias utiliza-se a
equação (2). Por exemplo, no caso do conceito “Acomodação” da figura 23 que está
presente apenas na ontologia O1.
}"","mod","{"))1}),"mod({"((1 1 HotelaçãoAcoPousadaHaçãoAcoFSCFA == −
41
}"","{"))2}),"({"((2 1 === − esHotelSimplHotelHFSCFB
41
}","{"))2}),"({"((2 1 === − HotelesHotelSimplHFSCFB
50
}"","{"))2}),"({"((2 1 === − CidadeAreaHFSCFB
50
}"","{"))2}),"({"((2 1 === − AreaCidadeHFSCFB
neste caso, o valor máximo 41
ocorre duas vezes, então:
68
41
||||
max)2,1,"mod("" =∪∩=
BABA
OOaçãoAcoTO , conclui-se que com a aplicação da
equação (2), o conceito acomodação inserido na ontologia de referência, possui uma
similaridade de apenas 25% com a ontologia O2.
Depois de verificar a similaridade dos conceitos existentes e não existentes entre as
ontologias o próximo passo é realizar a média aritmética entre as similaridades obtidas
com as equações (1) e (2) e aplicar a equação (3).
�∈
=cLL
cOOLTO
LOOTO )2,1,(
||1
)2,1(1
com
c
c
LseLOOLTOLseLOOLTO
OOLTO2
2
)2,1,(")2,1,´(
{)2,1,(∉∈
=
Ao aplicar a equação obteve-se:
111
)2,1,"("' ==HHAreaTO
33,031
)2,1,"("' ==HHHotelTO
11)2,1,"("' ==HHCidadeTO
25,041
)2,1,"mod("" ==HHaçãoAcoTO
040
)2,1,"("" ==HHPousadaTO
� = 51,0558,2
Conclui-se que a ontologia O2 tem a similaridade de 51% dos conceitos
existentes na ontologia O1. O resultado 0 (zero) ocorre quando não existe nenhum
conceito similar nas ontologias em nenhum nível da hierarquia.
Similaridade entre as propriedades da ontologia
Para calcular a similaridade entre as propriedades da ontologia de referência e a
ontologia obtida através do método utiliza-se a equação (4).
(3)
69
|))2,2((2))1,1((1||))2,2((2))1,1((1|
)2,2,1,1(11
11
HCUCFHCUCFHCUCFHCUCF
OCOCCM −−
−−
∪∩=
onde:
- CM indica o coeficiente de similaridade entre as propriedades.
- C1 indica o conceito do domínio da ontologia de referência.
- O1 indica a ontologia de referência.
- C2 indica o conceito do domínio da ontologia 2.
- O2 indica a ontologia 2.
- F1 indica o número total de conceitos criados na ontologia de referência.
- F2 indica o número total de conceitos criados na nova ontologia.
- UC indica os super conceitos das ontologias.
- H1 -1 indica a taxonomia da ontologia de referência.
- H2 -1 indica o conceito da ontologia a ser comparada.
Aproveitando a figura 23, criou-se uma propriedade na ontologia O1 chamada
“Localizada_em” com domínio “Hotel” e imagem “Área”. Na ontologia O2 uma
propriedade com o mesmo nome foi criada, mas com domínio e imagens diferentes da
O1, “Hotel” e “Cidade” são seus domínio e imagem respectivamente.
Para calcular a similaridade entre esses conceitos é utilizada a equação (4).
21
|}mod,{||}{}mod,{|
)2,,1,( =∩=açãoAcoHotel
HotelaçãoAcoHotelFOHotelOHotelCM para os conceitos
analisados dos domínios referentes a “Hotel” da ontologia de referência e “Hotel” da
ontologia O2, o resultado é 21
, ou 50 % de similaridade entre as propriedades dos
domínios.
Para obter a similaridade entre as imagens das propriedades utiliza-se a mesma
equação.
21
|},{||},{}{|
)2,,1,( =∩=CidadeÁrea
ÁreaCidadeÁreaOCidadeOÁreaCM para os conceitos das
imagens.
(4)
70
Ao aplicar a fórmula correspondente para as imagens dos conceitos referentes a “Área”
da ontologia de referência e “Cidade” da ontologia O2, o resultado é 21
, ou 50 % de
similaridade entre as propriedades das imagens.
Após analisar todas as propriedades semelhantes entre o domínio e a imagem
dos conceitos, aplica-se a equação (5) para obter o resultado final da similaridade entre
as propriedades “Localizado_em” que são semelhantes da ontologia de referência (O1)
com a ontologia gerada pelo método proposto (O2).
)1),2(,1),1((*)2),2(,1),1(()2,2,1,1(' ORrORrCMORdORdCMORORRO =
onde:
- RO’ indica a medida de similaridade entre as propriedades.
- R1 indica a primeira relação, neste caso a primeira propriedade.
- R2 indica a segunda relação.
- O1 indica a ontologia de referência.
- O2 indica a ontologia obtida pelo método.
- CM indica o coeficiente de similaridade entre as propriedades.
- d indica o domínio da propriedade.
- r indica a imagem da propriedade.
- indica o cálculo de multiplicação.
- | indica o símbolo de módulo.
Aplicando a fórmula tem-se:
21
21
21
)2,_,1,_(' =×=OemLocalizadoOemLocalizadoRO
Assim conclui-se com o resultado de 21
, que a propriedade “Localizada_em” possui 50
% de similaridade entre a ontologia de referência e a obtida com o método proposto.
Este cálculo é realizado para cada uma das propriedades semelhantes entre as
ontologias.
(5)
71
Após obter todos os resultados com a similaridade das propriedades é aplicada a
equação (6) que permite retirar a média geral das relações obtidas através da
comparação das ontologias.
�∈
=cLL
cOOLRO
LOORO )2,1,(
||1
)2,1(1
As informações que são obtidas após a execução das equações de 1 a 6, servem para
medir a percentagem de igualdade entre os conceitos e as propriedades do método
proposto e da ontologia desenvolvida por um especialista de domínio.
Similaridade dos axiomas da ontologia
Para determinar a similaridade entre os axiomas foram adotadas as medidas de
precisão e cobertura, adaptando-as das medidas de recuperação da informação
(SALTON e McGILL, 1983). Precisão avalia quantos axiomas relevantes foram
recuperados, ou seja, é dada como a fração entre axiomas relevantes sobre a quantidade
de axiomas recuperados (percentagem dos itens recuperados que são relevantes).
Cobertura avalia quantos axiomas relevantes existem e foram recuperados, ou seja, é a
fração entre axiomas relevantes recuperados e a quantidade de axiomas relevantes.
(porcentagem dos itens relevantes que foi recuperada). As semelhanças entre os
axiomas das ontologias foram calculadas manualmente. Para se obter a cobertura aplica-
se a fórmula (7) e a precisão, a equação (8):
Para exemplificar a tabela 16 foi criada e nela aplica-se a fórmula de cobertura e
precisão. O símbolo V indica que o axioma é relevante e o símbolo X indica que não é
Por exemplo, para os axiomas especificados pelo usuário na coluna da esquerda da
tabela 18, foi aplicada a equação (7) para se obter a cobertura. A coluna da direita indica
os axiomas relevantes (aqueles marcados por V). Caso a cobertura calculada seja igual a
100%, todos os axiomas relevantes foram recuperados pelo usuário.
(6)
p = Dos axiomas encontrados, quantos cobrem a referência
Total de axiomas encontrados pelo usuário na ontologia proposta pelo método
r = Número de axiomas feitos na ontologia de referência
Total de axiomas feitos na ontologia proposta pelo método
(7)
(8)
72
Exemplo de cobertura e precisão
AXIOMAS ELABORADOS
RELEVANTE (V ou F)
Axioma 1 V Axioma 2 V Axioma 3 F Axioma 4 F Axioma 5 F Axioma 6 V Axioma 7 F Axioma 8 F Axioma 9 F Axioma 10 F
Tabela 18. Exemplo de cobertura e precisão.
A seguir a fórmula de cobertura (r) e precisão (p) são realizadas para obter os resultados
conforme a tabela 18.
r = = 0,75
Para se obter a precisão utiliza-se a equação (8):
p= = 0,30
5.2 Resultados e Discussão
Após executar os cálculos de similaridade entre conceitos e propriedades da
ontologia obtida pelo método (Maedche e Staab 2002) e precisão e cobertura dos
axiomas, foi criada a tabela 19 para mostrar os resultados das similaridades dos
experimentos quanto aos conceitos, propriedades e axiomas. Os axiomas necessários e
necessários e suficientes foram calculados conjuntamente porque temos apenas um
axioma necessário e suficiente na ontologia de referência. O número de conceitos da
ontologia de referência é 35, possui 9 propriedades datatype e 5 propriedades object.
Além de 6 axiomas, 5 necessários e 1 necessário e suficiente.
3
4
3
10
73
Resultados dos Experimentos realizados através do método Similaridade Axiomas Grupo
Conceitos Conceitos e Propriedades
Cobertura Qtde Precisão
A 51,89 % 56,68 % 100,00 % 6 100,00 % A 53,38 % 59,02 % 50,00 % 3 100,00 % A 59,47 % 68,13 % 100,00 % 6 100,00 %
Média do Grupo A:
54,91 % 61,28 % 83,33 % 5 100,00 %
Desvio Padrão A:
± 3,28 % ± 4,94 % ± 23,57 % ± 1,41 ± 0,00 %
B 57,10 % 64,16 % 50,00 % 3 66,00 % B 51,62 % 60,46 % 50,00 % 3 66,00 % B 55,00 % 60,44 % 33,00 % 2 100,00 %
Média do Grupo B:
54,57 % 61,67 % 44,33 % 2,67 77,33 %
Desvio Padrão B:
± 2,26 % ± 1,72 % ± 8,01 % ± 0,47 ± 16,03 %
C 51,35 % 59,07 % 16,00 % 1 100,00 % C 59,52 % 79,13 % 33,00 % 2 50,00 % C 60,32 % 75,10 % 33,00 % 2 50,00 %
Média do Grupo C:
57,06 % 71,10 % 27,33 % 1,67 66,67 %
Desvio Padrão C:
± 4,05 % ± 8,66 % ± 8,01 % ± 0,47 ± 23,57 %
Média Geral 55,51 % 64,68 % 51,66 % 3,1 80,00 % Desvio Padrão
Média Geral
± 1,10 % ± 4,54 % ± 23,44 % ± 1,40 ± 14,40 %
Tabela 19. Resultados dos experimentos realizados através do método.
5.2.1 Descrição da Similaridade entre Conceitos
Na similaridade entre a ontologia referência e os conceitos do grupo A, há uma
pequena variação de aproximadamente 6,5 % entre a menor similaridade 51,89 % e a
maior, 59,47 %. A média geral do grupo é de 54,91 % com desvio padrão de 3,28 %.
A diferença entre a menor similaridade dos conceitos apresentados pelos
integrantes do grupo B (51,62%) até a maior similaridade dos conceitos do grupo B
(57,10%) é de apenas 5,48 %. Considera-se essa diferença como pequena na obtenção
dos conceitos o que significa que existe uma semelhança em relação aos conceitos da
ontologia de referência. A média de similaridade entre os conceitos do grupo B é de
54,57 % com um desvio padrão de 2,26%, isso indica que os integrantes que fazem
parte desse grupo possuem um nível de conhecimento parecido para interpretar o
enunciado e construir o DER.
74
No grupo C, existe uma diferença de aproximadamente 9% em relação a maior
(60,32%) e a menor similaridade (51,35%) dos conceitos. A média do grupo está em
57,06% com o desvio padrão de 4,05 %.
AxB
Verifica-se que a média geral do grupo A é praticamente igual ao do B, com
diferença de apenas 0,34 %. Uma das possibilidades para este acontecimento é que tanto
as pessoas do grupo A quanto as do grupo B, interpretaram o enunciado do problema de
forma muito parecida.
AxC
Na comparação da similaridade da ontologia de referência com a similaridade
dos conceitos dos grupos A e C, houve uma diferença de apenas 2,15 %. Isso mostra
que o intervalo dos valores é muito pequeno. Um dos motivos é que o DER foi
modelado de forma semelhante pelos dois grupos. Outra possibilidade é ao reescrever o
método o grupo A, por possuir maior conhecimento não foi tão criterioso quanto ao
grupo C que possui teoricamente uma maior dificuldade.
Geral
O DERONTO contribui positivamente, pois ajuda as pessoas que possuem
pouco conhecimento ou moderado em ontologias chegarem a uma hierarquia de
conceitos semelhantes à hierarquia definida por outra pessoa com conhecimento
avançado.
Em relação à média geral da medida similaridade conceitos, pode-se dizer que é
um número satisfatório, pois mostra uma sobreposição das hierarquias das ontologias
superior a 50%, isto é, conceitos e posição hierárquica coincidentes.
A figura 24 mostra um gráfico comparativo entre a média da similaridade dos
conceitos dos grupos A, B e C. Também está presente o desvio padrão de cada grupo
representado na cor amarela e roxa. As linhas vermelhas demarcam a área de
semelhança entre as medidas dos grupos pelo desvio padrão mínimo e máximo.
Percebe-se uma proximidade entre as médias demonstrando a homogeneização na
obtenção de conceitos e da hierarquia de conceitos através da aplicação do DERONTO.
75
Figura 24. Gráfico comparativo entre a média de similaridade entre os conceitos do
grupo A, grupo B e grupo C.
5.2.2 Descrição da Similaridade entre os Conceitos e Propriedades
A similaridade mínima dos conceitos e propriedades do grupo A é 56,68 % que
possui uma diferença de 11,45% para máxima similaridade do grupo de 68,13 %.
O grupo B apresenta uma média satisfatória de 61,67 %, isso indica que o
método é eficiente para pessoas que possuem conhecimento moderado em ontologias. A
menor similaridade entre os integrantes do grupo é 60,44 % com uma diferença de
menos de 4% em relação a maior similaridade que é 64,16%. Isso implica na
semelhança das propriedades obtidas através da aplicação do DERONTO. Um fato
interessante é o que diz respeito ao desvio padrão observado, 1,72%, que provém de
uma grande homogeneidade nas propriedades identificadas pelos integrantes deste
grupo. Uma possível explicação é o fato dos integrantes desse grupo possuir um
conhecimento moderado em ontologias, ter eliminado alguns atributos com importância
menor no DER.
No grupo C, um integrante apresenta a maior diferença de similaridade entre as
colunas conceitos e conceitos e propriedades, 20,06 %. A menor similaridade do grupo
é de 59,07% e a maior chegou a 79,13%, o que contribuiu para o aumento do desvio
padrão tendo como valor final 8,66%. A média do grupo de similaridade entre os
conceitos e propriedades é 71,10%, uma similaridade satisfatória levando-se em conta
que os integrantes do grupo C não possuem nenhuma experiência em criar ontologias.
As semelhanças das propriedades influenciaram a diferença de 14,04% na média do
grupo C entre as colunas conceitos e conceitos e propriedades.
76
AxB
Apesar da média geral das propriedades do grupo A ser 61,28 % esse valor é
praticamente igual à média geral de similaridade obtida através dos conceitos e
propriedades do grupo B (61,67%). Ao aplicar o desvio padrão, a diferença máxima
entre os grupos é de 6,27%. Isso indica que com aplicação do DERONTO existiu uma
homogeneização entre as propriedades.
AxC
A diferença dos grupos A e C em relação à média de similaridade de conceitos e
propriedades é 9,82 % favoráveis ao C sem aplicar o desvio padrão. Um fato que pode
justificar a diferença favorável ao grupo C, é que no momento da modelagem do DER,
as pessoas do grupo C modelaram de acordo com sua visão de banco de dados
relacional enfocando, entre outras coisas, nos atributos que mais tarde se transformam
em propriedades. Outra explicação possível é que por razões de formação acadêmica e
experiências de modelagem o grupo C tenha tido percurso similar ao percorrido pelo
autor da ontologia de referência.
Geral
Os resultados obtidos indicam que o DERONTO auxilia os profissionais que
possuem pouco conhecimento ou conhecimento moderado em ontologias, pois estes
conseguem encontrar propriedades de maneira tão efetiva (ou superior) quanto os de
conhecimento avançado. Para as pessoas do grupo C, não era esperado obterem um
resultado melhor que as dos grupos A e B. A explicação mais plausível é que as pessoas
do grupo A e B não identificaram os atributos das entidades em um mesmo nível de
detalhamento que o grupo C.
Além disso, todos os grupos se aproximam de maneira satisfatória da ontologia
de referência (64,68% de similaridade geral). Isto significa similaridade entre conjuntos
domínio e imagem das propriedades.
A figura 25 mostra um gráfico comparativo entre a média geral da similaridade
dos conceitos e propriedades do grupo A, B e C. Também está presente o desvio padrão
de cada grupo representado na cor amarela e roxa. As linhas vermelhas demarcam a
área de semelhança entre as medidas dos grupos. Percebe-se uma proximidade entre as
medidas ocorrendo novamente uma homogeneização.
77
Figura 25. Gráfico comparativo entre a média de similaridade entre os conceitos e
propriedades do grupo A, grupo B e grupo C.
5.2.3 Descrição da Cobertura dos Axiomas
A média da cobertura dos axiomas do grupo A é 83,33 %. Possui um desvio
padrão de 23,57%. A maioria dos integrantes do grupo encontrou todos os axiomas,
apenas um deles encontrou três dos seis.
A média da cobertura dos axiomas do grupo B é 44,33 %. Possui um desvio
padrão de 8,01%. A maioria dos integrantes do grupo conseguiu cobrir metade dos
axiomas necessários em relação à ontologia de referência. Isso indica que identificaram
as mesmas relações entre entidades e, por conseqüência, entre conceitos e mesmas
cardinalidades.
A média de cobertura dos axiomas do grupo C é 27,33%. Uma média
aparentemente bem menor que a cobertura do grupo B. Porém, em números absolutos
isso significa cerca de um axioma a menos em média identificado por integrante do
grupo C.
AxB
A média do grupo A referente à cobertura dos axiomas, mesmo diminuindo-se seu
desvio padrão e somando-se o desvio padrão do grupo B, ainda apresenta uma diferença
de 7,42 %. A diferença já era esperada pela maior experiência em construção de
ontologias das pessoas do grupo A. Isso indica que a experiência em construção de
ontologias pode determinar um maior nível de axiomas semelhantes aos axiomas da
ontologia de referência.
78
Uma das possibilidades é que os integrantes do grupo B voltaram ao passo 2 do
método até se convencer que a versão obtida com o preenchimento dos axiomas do
método define uma ontologia satisfatória. Outra possibilidade é devido a este grupo
possuir mais experiência na construção de ontologias, decidiram acrescentar algumas
regras verdadeiras diferentes dos dados obtidos no DER, ainda, este grupo pode ter
modelado vislumbrando a obtenção dos axiomas do DER.
AxC
A comparação do grupo A com a média de cobertura dos axiomas do grupo C existe
uma grande diferença. Apesar do número de axiomas ser seis, a maioria dos integrantes
do grupo acertou apenas dois.
Não é possível expressar axiomas por meio do DER, por exemplo, o primeiro
integrante do grupo C conseguiu cobrir apenas um axioma em relação aos axiomas da
ontologia de referência, isso indica que as informações obtidas através do DER não
conseguem expressar com clareza essas regras da ontologia.
Geral
Conforme os dados apresentados, conclui-se que o método não consegue
absorver do DER informações necessárias para ajudar pessoas que não possuem
conhecimento prévio em ontologias a construírem axiomas. Talvez essa parte do
método seja de difícil compreensão e precisa ser reformulado para se tornar de mais
fácil aplicação. Isso ocorre porque o enunciado possui restrições que não são possíveis
de serem representadas no DER.
A figura 26 mostra graficamente a média de cobertura dos axiomas dos grupos
A, B e C. Nos valores dos grupos A e B foram subtraídos o desvio padrão e somado o
desvio padrão do grupo C. Também está presente o desvio padrão de cada grupo
representado na cor amarela e roxo. As linhas vermelhas demarcam a área de
semelhança entre as medidas dos grupos. Percebe-se uma grande diferença do grupo A
em relação aos grupos B e C.
79
Figura 26. Gráfico comparativo entre a média de cobertura dos axiomas dos grupos A,
B e C.
5.2.4 Descrição da Precisão dos Axiomas
Todos os axiomas definidos pelos integrantes do grupo A são iguais ao da
ontologia de referência o que indica 100% de precisão, demonstrando que o método não
limitou a ação destes participantes.
A média geral de precisão dos axiomas do grupo B é 77,33 % com desvio
padrão de 16,03 %.
A média geral de precisão dos axiomas do grupo C é 66,67 % com desvio
padrão de 23,57 %.
Comparando o grupo B com o C, apesar da diferença de 10,66% em números
absolutos representa apenas 1 conceito impreciso. A média de precisão do grupo C em
números absolutos é apenas 1 axioma, isso indica que a falta de experiência em
desenvolver ontologias é fundamental para obter esse resultado. Enquanto o grupo B
obteve uma média de 2 axiomas precisos entre os 3 que conseguiu com a cobertura.
5.3 Tentativa de Experimento com Pessoas que não Conhecem DER
Ocorreu uma tentativa de experimento com duas pessoas que não são da área de
informática e não conhecem o DER. Como resultado, estas foram incapazes de
transformar o enunciado do problema em um DER sem ajuda de uma pessoa com
conhecimento sobre o mesmo. Este grupo não foi definido anteriormente como um
80
grupo que participaria do experimento e para não influenciar nos resultados, essas
pessoas não foram consideradas porque existiu a manipulação de terceiros.
5.4 Análise Crítica do DERONTO e das Experimentações
Durante as experimentações foram notados alguns problemas no método e
merecem ser corrigidos. A própria experimentação pode ser melhorada. Estes dois itens
são discutidos a seguir. A tabela 20 mostra um resumo da eficácia do método proposto
identificando as causas dos problemas e uma sugestão de melhora.
Resumo da Eficácia do DERONTO
Problema Possível solução
A ontologia de referência não é
reconhecida pela comunidade científica
Buscar uma ontologia para ser a ontologia
de referência que seja reconhecida pela
comunidade científica
Enunciado em linguagem natural, pode
haver problemas de interpretação ou
completude.
Construção de uma ontologia utilizando
outras metodologias para comparar os
resultados com o DERONTO.
Encontrar propriedade simétrica Através das cardinalidades e
relacionamentos encontrar uma forma
viável para obter a propriedade simétrica.
Lista de termos que comumente indicam
este tipo de relacionamento.
Encontrar propriedade transitiva Através das cardinalidades e
relacionamentos encontrar uma forma
viável para obter a propriedade transitiva.
Lista de termos que comumente indicam
este tipo de relacionamento.
Interpretação dos axiomas por
profissionais que não possuem experiência
em desenvolver ontologias
Reformular o passo 5 do método para se
tornar de mais fácil aplicação
Encontrar subpropriedades Através da reescrita do DER quando este
possuir atributos multivalorados.
Tabela 20. Resumo da eficácia do método.
81
A tabela 21 apresenta alguns problemas e sugestões para soluções para melhorar a
experimentação do DERONTO.
Pontos a melhorar na experimentação do DERONTO
Problema Possível solução
Falta de conhecimento prévio sobre o nível
de conhecimento de DER
Aplicar um questionário para obter a
experiência de modelagem de cada
integrante do grupo
Número baixo de Experimentos Aumentar o número de experimentos
utilizando uma ferramenta para agilizar a
entrada de dados
Tabela 21. Pontos a melhorar na experimentação do DERONTO.
82
CAPÍTULO VI: Conclusão
Esta dissertação de mestrado propôs um método para construção de uma
ontologia a partir de um DER.
Quanto à metodologia de experimentação a amostra foi dividida de uma maneira
a atingir o máximo possível de possibilidades de conhecimento em relação a uma
ontologia, embora o número de experimentos seja considerado pequeno, mas com a
criação de uma ferramenta para executar os passos do DERONTO pretende-se aumentá-
lo significativamente.
Existem muitos conceitos semelhantes entre a ontologia de referência e a obtida
pelos integrantes dos grupos, por estar hierarquicamente posicionados em diferentes
posições a similaridade entre conceitos e conceitos e propriedades são diminuídas.
O método mostrou um desempenho satisfatório para pessoas que possuem pouco
ou conhecimento moderado em ontologias quando comparadas a similaridade da
ontologia de referência e a ontologia resultante descrita pelo DERONTO. A eficiência
do método que poderia, por exemplo, ser medida pelo tempo de desenvolvimento das
ontologias não foi medida.
Devido ao enunciado do problema da agência de viagem de turismo ser
elaborado em linguagem natural, pode apresentar muitas interpretações diferentes além
de ambigüidades, como por exemplo, uma cidade pode pertencer a mais de um destino?
Há no enunciado uma falta de completude de informações, como por exemplo, na
viagem o turista pode optar por mais de um destino? Esses problemas podem influenciar
levando a resultados não esperados. O que é uma possibilidade de explicar o
crescimento de aproximadamente 20% entre a similaridade dos conceitos (59,52 %) e
conceitos e propriedades (79,13%) do segundo integrante do grupo C. Sugere-se realizar
o experimento com outros domínios para as mesmas pessoas do grupo.
O povoamento da ontologia é caracterizado pela inserção de indivíduos a partir
do preenchimento na ontologia. Porém, este estudo não tem como objetivo principal o
desenvolvimento de uma base de conhecimento na ontologia, mas sim a modelagem do
domínio para favorecer a disseminação de seus conceitos, propriedades e axiomas a
partir do DER. Se o integrante desejar, nada impede que os indivíduos da ontologia
sejam inseridos após a ontologia estar pronta.
Para facilitar a automatização dos passos do DERONTO e conseqüentemente
agilizar seu desenvolvimento foram criados itens que podem ser resolvidos de forma
automática. Por exemplo, os itens do passo 3:
83
- ocorre a transformação das entidades em conceitos da ontologia.
- transformar as relações de especialização e generalização em
subconceitos da ontologia.
Os itens do passo 4:
- transformar as chaves primárias do DER em propriedade datatype.
- os relacionamentos entre as entidades são transformados em
propriedades do tipo object.
- quando o DER apresentar uma relação com papéis, os papéis são
transformados em propriedades do tipo object, cada uma com seu
respectivo nome.
O método proposto possui uma documentação simples de forma que o projetista
pode dar a devida atenção à construção da ontologia e não se sobrecarregue com o
preenchimento da documentação. Embora a documentação do DERONTO possua
sinônimos para conceitos é possível a qualquer momento inserir sinônimos na ontologia
ou para uso de um dicionário de termos.
As etapas do método estão descritas de maneira detalhada para facilitar a
aplicação pelas pessoas envolvidas na construção da ontologia. O método é flexível
permitindo o projetista voltar ao passo 2 até obter uma ontologia que acredita ser a
ideal.
O DER foi escolhido pela sua popularidade junto aos profissionais de
informática, embora seja limitado quanto ao poder de expressão. Por exemplo, não há
forma de identificar pelo DER conceitos disjuntos e, por conseqüência, não foi possível
caracterizar automaticamente as propriedades como simétricas e/ou transitivas. Um
problema detectado é que o método não consegue extrair todas as informações
necessárias para construção de restrição de valores porque estes não são representados
no DER. Para corrigir esta limitação pode-se utilizar a linguagem OCL (Object
Constraint Language), uma linguagem declarativa para descrever regras que se aplicam
aos modelos UML (Unified Modeling Language) e que permite definir restrições no
diagrama de classes.
Também é possível que profissionais com pouco conhecimento em ontologias
tenham dificuldades em compreender como construir os axiomas. Isto foi detectado
durante os experimentos e pode implicar em uma reformulação da etapa 5 do método.
84
Não é possível retirar do DER a informação se um conceito é concreto ou
abstrato.
Para a implementação de uma ferramenta para executar os passos do DERONTO
para o qual se pretende utilizar a linguagem de programação Java, que oferece
portabilidade, flexibilidade e uma grande quantidade de recursos de programação.
Primeiro será implementado os passos que são automáticos. Depois o
especialista pode agir com suas intervenções. Para facilitar o desenvolvimento dessa
ferramenta para automatização dos passos do método proposto, algumas medidas foram
tomadas, como por exemplo:
- A transformação da cardinalidade de uma relação com atributos
associados (item d do passo 2).
- Se uma entidade possui um nome no plural, o conceito equivalente terá
seu nome no singular.
As subpropriedades não foram avaliadas nem previstas no método. Devido ao
DER não possuir uma forma clara de representação desta subpropriedade e Maedche e
Staab (2002) não considerar as subpropriedades para cálculo de similaridade.
6.1 Contribuições
As contribuições desta dissertação são:
- a definição de um método com boa parte das etapas automatizáveis para
construção de ontologias a partir de um DER.
- a documentação da ontologia tornou-se fácil para ser preenchida visando
agilizar a construção.
- a proposta de um método de avaliação derivada de Maedche e Staab
(2002) que inclui avaliação de axiomas através das medidas de precisão e
cobertura adaptadas de recuperação de informações.
6.2 Trabalhos futuros
Como trabalhos futuros propõem-se:
- Desenvolver uma ferramenta semi-automática para executar o
método.
85
- Testar o método proposto com uma ontologia reconhecida pela
comunidade científica.
- Medir o nível de conhecimento das pessoas que participarão do
experimento. Para isso sugere-se um questionário através das
experiências quantitativas na elaboração do DER e construção de
ontologias.
- Aumentar a amostra do experimento para comparar com os
resultados obtidos até o momento.
- Sugere-se passar o mesmo enunciado do domínio para construção de
ontologias utilizando outras metodologias para calcular a
similaridade de conceitos e propriedades (MAEDCHE E STABB,
2002) e cobertura e precisão (SALTON e McGILL, 1983). Assim
comparar o desempenho de uma ontologia construída no DERONTO
com o desempenho da metodologia escolhida para construção.
- Desenvolver um método de criação de ontologias a partir do
diagrama de classes da UML. Comparar o DERONTO com o método
futuro. Verificar as diferenças, destacando as vantagens e
desvantagens de cada um.
86
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90
APÊNDICES
APÊNDICE 1. Formulário de Saída de dados do passo 3........................................................... 91
APÊNDICE 2. Formulário de Saída de dados do passo 4........................................................... 92
APÊNDICE 3. Formulário de Saída de dados do passo 5........................................................... 93
APÊNDICE 4. Check list dos itens da ontologia ........................................................................ 94
APÊNDICE 5. Orientações para desenvolvimento do método.................................................... 95
APÊNDICE 6. Enunciado para desenvolvimento do método ..................................................... 96
APÊNDICE 7. Relação de perguntas que devem ser respondidas após a execução do
método....................................................................................................................................... 97
APÊNDICE 8. Passos para desenvolvimento do método............................................................ 98
APÊNDICE 9. Ontologia matriz ................................................................................................ 116
APÊNDICE 10. Dicas para construção da ontologia .................................................................. 120
APÊNDICE 11. Glossário de termos de uma ontologia.............................................................. 121
APÊNDICE 12. Arquivo texto utilizado nos cálculos de similaridade dos conceitos e
propriedades da ontologia referência com a ontologia obtida pelo DERONTO .......................... .126
91
APÊNDICE 1 - Formulário de Saída de dados do passo 3.
Dados obtidos após o passo 3 do método
NOME DO CONCEITO SUB CONCEITO DE:
NOME DO CONCEITO = É o nome do conceito que será inserido na ontologia.
SUBCONCEITO DE = Indica qual o conceito pai do subconceito inserido na
ontologia.
92
APÊNDICE 2 - Formulário de Saída de dados do passo 4.
Dados obtidos após o passo 4 do método NOME
PROPRIEDADE
TIPO
PROPRIEDADE
DOMÍNIO IMAGEM CARACTE-
RÍSTICA
NOME DA
PROP.
INVERSA
NOME PROPRIEDADE = Indica o nome da propriedade na ontologia.
TIPO PROPRIEDADE = Informa qual o tipo de propriedade a ontologia recebe.
Propriedade do tipo object ou Datatype.
DOMÍNIO = É o nome do conceito que representa o conjunto domínio da propriedade.
IMAGEM = É o conceito imagem ou o tipo literal (string, int, etc) que a propriedade
recebe.
CARACTERÍSTICA = Será informada qual a característica que a propriedade recebe,
nenhum, funcional, simétrica ou transitiva.
NOME DA PROP. INVERSA = É o nome da propriedade inversa que a ontologia
recebe.
93
APÊNDICE 3 - Formulário de Saída de dados do passo 5.
Dados obtidos após o passo 5 do método
NOME DO CONCEITO TIPO DA RESTRIÇÃO TIPO DA CONDIÇÃO
NOME DO CONCEITO = Conceito o qual receberá a restrição.
TIPO DA RESTRIÇÃO = Recebe o tipo da restrição que será inserida no conceito.
Pode ser todos os valores de (all values from), some values.
TIPO DA CONDIÇÃO = Será informada se será uma condição necessária ou
necessária e suficiente.
94
APÊNDICE 4 – Check list dos itens da ontologia.
Check List Características Da Ontologia Conceitos �
Subconceitos �
Propriedade Datatype �
Propriedade Datatype Funcional �
Propriedade Object �
Propriedade Object Inversa �
Propriedade Necessária para conceitos �
Propriedade Necessária e Suficiente para conceitos �
Relação Funcional �
Relação Inversa-Funcional �
Relação Inversa �
Comentários nos conceitos �
Comentários nas propriedades �
Axioma �
Conceitos Disjuntos �
95
APÊNDICE 5 – Orientações para desenvolvimento do método.
Objetivo:
Construir uma ontologia utilizando o método descrito neste documento. O método inicia
com a elaboração de um DER, logo depois o DER é reescrito para eliminar entidades e
relacionamentos complexos. A partir daí, seguindo os passos do método, você obterá
uma ontologia que deverá ser preenchida nos formulários de saída após cada passo
especificado. Ao fim, a ontologia deve responder as perguntas elaboradas pelo
projetista.
Instruções:
1. Elaborar o DER a partir do enunciado (os símbolos permitidos estão ilustrados
na figura 2) .
2. A ontologia deverá conseguir responder as perguntas de uma lista não exaustiva,
presentes nesse trabalho após o enunciado.
3. Aplicar o método utilizando o DER como entrada e registrar os resultados nos
formulários que estão localizados no final de cada passo.
4. No final deste documento há um glossário com os termos utilizados na
elaboração de ontologias.
96
APÊNDICE 6 – Enunciado para desenvolvimento do método.
Uma agência de turismo, que pode ser contactada por telefone ou email, oferece
serviços de organização de viagens de férias onde o turista visita alguns lugares e realiza
algumas atividades.
O turista escolhe o tipo de acomodação desejada: campings, pousadas ou hotéis.
Hotéis estão localizados nas cidades e são identificados pelo CEP da cidade, dado que a
agência limita-se a possuir contato com apenas um hotel em cada cidade. O mesmo vale
para campings e pousadas. Assim, em uma cidade a agência pode possuir no máximo
três contatos: com um hotel, um camping e uma pousada.
Todos os hotéis e pousadas oferecidos pela agência possuem conexão com a
internet, alguns têm conexão wireless, outros ADSL. Todos possuem quartos com
camas de solteiro ou casal, tanto simples quanto luxuosos.
As acomodações são avaliadas por meio de estrelas sendo uma estrela (mínimo)
para acomodações pouco luxuosas até 3 estrelas para acomodações muito luxuosas.
O turista pode solicitar atividades à agência, entre elas estão aventura, esportes,
passeios turísticos e relaxamento. Se escolher aventura terá duas opções Bungee
Jumping ou safari, caso escolha esportes pode ser caminhada ou surf. Também são
oferecidos passeios turísticos em museus e safaris. Se o turista preferir pode escolher o
relaxamento que possuem atividades de banho de sol ou yoga. O safari é considerado
tanto uma atividade de passeios turísticos como de aventura.
O turista escolhe seu destino, se desejar visitar a área rural pode escolher entre
parques nacionais e fazendas. Na área urbana pode escolher entre conhecer as capitais
ou pequenas cidades do interior. Outro destino é conhecer praias. Qualquer que seja o
destino escolhido, terá no mínimo uma atividade que também deverá ser informada pelo
turista ao fazer o contato com a agência.
Os aposentados normalmente preferem atividades que possuem passeios turísticos e
ficam em acomodações luxuosas.
Já os destinos favoritos das famílias possuem acomodações com avaliação igual ou
superior a duas estrelas e com no mínimo duas atividades durante o período de férias.
Já o viajante solitário fica sempre em pousadas e suas atividades favoritas são
esportes ou aventura.
Todos os destinos escolhidos possuem no mínimo uma acomodação.
97
APÊNDICE 7 – Relação de perguntas que devem ser respondidas após a execução
do método.
1) Quais são os tipos de acomodações que o turista pode escolher nesta agência de
viagem ?
2) Quantas estrelas a acomodação X possui ?
3) Em quais destinos encontro tal atividade ?
4) Quais os hotéis oferecidos que possuem conexão com a internet do tipo wireless ?
5) Quais são as atividades oferecidas pela agência ?
6) O que é possível fazer em tal destino ?
7) Onde posso ficar em tal destino ?
8) Há um hotel com conexão ADSL na cidade ?
9) Existe hotel com quarto luxuoso na cidade ?
10) Qual sugestão de destino para aposentados ?
11) Qual sugestão de destino para famílias ?
12) Qual sugestão de destino para viajantes solitários ?
98
APÊNDICE 8 – Passos para desenvolvimento do método
Método para Desenvolvimento de Ontologia
O método contém seis passos, conforme descreve a figura 1. Os números representam
os passos, as setas escuras indicam o caminho prescrito e as setas pontilhas referem-se à
elaboração da documentação da ontologia.
Figura 1 . Método para criação de uma ontologia a partir de um DER.
PASSO 1
Consiste em desenvolver um modelo conceitual da ontologia por meio de um DER. O
diagrama é construído de acordo com a notação criada por Peter Chen (figura 2), onde:
�� entidades são representados como retângulos; (A,B,C,D,X,Y,Z)
�� os losangos representam as relações entre os conceitos e linhas unem as
entidades às relações das quais participam; (R1, R2, R3, R4 e R5)
�� as cardinalidades são representadas em parênteses ao lado das entidades;
(Por exemplo, X relaciona-se com 0 até n Zs por meio da relação R5).
�� atributos aparecem ligados às entidades por círculos não pintados; (2A, 3A,
2B, 2C, 2D,1E, 2E, 2X, 3X, 2Y, 3Y, 2Z e 3Z)
�� atributos compostos estão em um círculo; (1F e 2F)
�� atributos multivalorados estão em círculo não pintado; (3B)
99
�� chaves primárias (atributos) são identificadas por um circulo preenchido;
(1A, 1B, 1C, 1D, 1X, 1Y, e 1Z)
�� triângulos representam a relação de especialização/generalização; (IS-A)
�� relação ternária é representada pela relação R5 entre as entidades X,Y e Z.
�� entidade fraca é representada pela entidade E;
Figura 2. DER.
Por entidades fracas entende-se que são aquelas que não possuem atributos suficientes
para a formação de uma chave primária, enquanto que entidades que possuem chaves
primárias são denominadas entidades fortes.
Na descrição dos passos do método, os termos entidade e atributo se referem ao DER e
conceito e propriedade, à ontologia.
Para exemplificar o passo 1, foi construído um DER, (figura 3), com uma relação
associativa chamada conta corrente entre as entidades agência e correntista. A relação
possui atributos associados inclusive com a palavra tipo que será tratada de forma
especial, a entidade correntista possui atributos que serão designados tanto para pessoa
física quanto pessoa jurídica.
100
Figura 3. Exemplo de um DER.
Se o projetista desejar as entidades do DER (figura 3), podem ser representadas
em forma de tabela, onde é indicada a entidade com sua respectiva chave
primária, seus atributos e seu subtipo.
Representação das entidades da figura 3
ENTIDADE CHAVE PRIMÁRIA ATRIBUTOS SUBTIPO DE
Agência Número Nome Raiz
Correntista CPF / CNPJ Tipo, Data_Nascimento,
Data_Criação
Raiz
Tabela 1. Representação das entidades da figura 3.
Se o projetista desejar as relações do DER (figura 3) podem ser representadas em uma
tabela, onde são preenchidas as informações de domínio, imagem e cardinalidade. Se
existir chave-primária, atributos ou papéis na relação também são colocados nesta
tabela.
A notação –1 refere-se a relação inversa.
Representação do relacionamento da figura 3 RELAÇÕES DOMÍNIO IMAGEM CARDINA
LIDADE
PAPÉIS CHAVE
PRIMÁRIA
ATRI-
BUTOS
DOMÍ-
NIO
IMA-
GEM
DOMÍ-
NIO
IMA-
GEM
C_Corrente Agência Correntista 1,1 1,n Número Tipo, Saldo
C_Corrente –1 Correntista Agência 1,n 1,1 Número Tipo, Saldo
Tabela 2. Representação do relacionamento da figura 3.
101
PASSO 2
Consiste em reescrever o DER, transformar um diagrama complexo em um diagrama
simplificado, onde as relações associativas são transformadas em entidades, relações
com atributos associados são transformadas em entidades com seus respectivos atributos
e atributos compostos transformados em entidades. Para isso foram criados os passos a
seguir.
2.1) A figura 4 mostra a transformação de um atributo composto (3B) em uma entidade.
Os atributos ligados ao atributo composto são reescritos em atributos da nova entidade e
a relação entre a entidade B e a nova entidade 3B passa se chamar “B3B”. Assume-se
que a cardinalidade da relação B3B é 1:1 nos dois sentidos. Recomenda-se nomear a
relação pela concatenação do nome das entidades domínio e imagem.
Figura 4. Exemplo de um DER.
2.2) Um atributo multivalorado é transformado em uma entidade e os atributos ligados a
ele, em atributos normais desta entidade. Cria-se uma relação entre a entidade F e nova
entidade 3F. A cardinalidade no lado F é sempre 1:1 no lado da nova entidade, 1:n, ou
seja, o mesmo valor atrelado ao atributo multivalorado original. A cardinalidade assume
a cardinalidade do atributo 3F entre a entidade F e 3F. Os atributos permanecem com as
mesmas características originais. A figura 5 exemplifica esse caso.
Figura 5. Atributo multivalorado reescrito
102
2.3) Uma relação com atributos associados é transformada em entidade, os atributos
associados passam a ser atributos desta entidade. A figura 6 mostra um exemplo onde a
relação A x B é transformada em entidade. A cardinalide é obtida através da relação
antiga como indicam as flechas na figura.
Os atributos guardam as mesmas características na nova entidade.
Recomenda-se nomear a relação pela concatenação do nome das entidades domínio e
imagem.
Figura 6. Relação com atributos associados reescrito em entidade e atributos.
2.4) Se um atributo possuir a palavra tipo, os tipos possíveis são requisitados ao
projetista e transformados automaticamente em entidades de especialização. Por
exemplo, na figura 7 o atributo Tipo é eliminado da entidade A e os valores informados
pelo projetista (2A e 4A) são introduzidos como entidades de especialização.
Figura 7. Exemplo de um atributo “Tipo” que é reescrito em entidade de
especialização.
103
Caso existam atributos da entidade original que sejam dependentes dos tipos possíveis,
o projetista deve escolher a qual entidade especializada associá-los.
2.5) Se uma entidade possuir a palavra “Tipo” e estiver relacionada a outra entidade
com cardinalidade 1:1 no seu lado, os tipos possíveis são requisitados ao projetista e
transformados automaticamente em entidades de especialização.
Os atributos da entidade original que são exclusivos das novas entidades especializadas
passam a ser associados a elas, caso contrário permanecem associados à entidade
original.
Na figura 8, se a entidade “Tipo B” possuir atributos, esses serão anexados a cada nova
entidade de especialização produzida. A relação AxB é excluída.
Figura 8. Exemplo de uma entidade com o nome Tipo que é reescrito em entidade de
especialização.
Esta transformação é possivel somente se a cardinalidade da relação e da relação inversa
entre os conceitos A e B, for 1:1.
2.6) As relações ternárias e superiores são transformadas em relações binárias. A figura
9 apresenta um exemplo de uma relação ternária reescrita em três relações binárias. Os
atributos permanecem em suas entidades de origem, a relação ternária “R” é
transformada em uma entidade R. São criadas três relações entre as entidades A, B, R e
C, nomeadas AxR, BxR e CxR.
As cardinalidades que correspondiam a pares de entidades, voltam a ser de entidade
para entidade.
104
Figura 9. Exemplo de uma relação ternária.
A tabela 3 mostra como ficará os domínios e as imagens do conceito.
CONCEITO DOMÍNIO IMAGEM TIPO
PROPRIEDADE
NOME
PROPRIEDADE
A A B Object AxB
A A C Object AxB
B B A Object BxA
B B C Object BxC
C C A Object CxA
C C B Object CxB
Tabela 3. Conceitos resultante de uma relação ternária.
Existe uma ressalva quando da reescrita de relações com grau maior que 2. Na figura 9,
lado esquerdo, está representado que um par (a,c) se relaciona no mínimo a um
indivíduo de B. Por exemplo, se (a1,c1) R b1 então (a1,c1) não pode ter uma relação R
com b2. Ao transformar a relação ternária R em três relações binárias, perde-se esta
restrição. De acordo com o lado direito da figura 9, é possível representar:
a1 AxR r1 BxR b1
c1 AxR r1 BxR b1
≡ (a1,c1) R b1
105
a1 AxR r2 BxR b2
c1 AxR r2 BxR b2
≡ (a1,c1) R b2
Não é possível fazer esta restrição em OWL por se trata de lógica de primeira ordem.
Após a execução do passo 2, o DER incial apresentado na figura 3 é transformado em
um diagrama simples (figura 10), ou seja, todas relações são binárias, sem atributos
associados e não há entidades com atributos compostos ou multivalorados.
Figura 10. DER após execução do passo 2.
É importante ressaltar que não foram modificadas as informações do DER, mas sim a
visualização, tornando-o mais simples para ser tratado nos próximos passos do método.
O DER da figura 3 pode ser representado em forma de tabela. Uma tabela para
entidades (tabela 4) e outra, para relacionamentos (tabela 5)
Representação das entidades da figura 10
ENTIDADE CHAVE PRIMÁRIA ATRIBUTOS SUBTIPO DE
Agência Número Nome Raiz
C_Corrente Número Saldo Raiz
Especial - - C_Corrente
Normal - - C_Corrente
Correntista - - Raiz
Pessoa_Física CPF Data_Nascimento Correntista
Pessoa_Jurídica CNPJ Data_Criação_Empresa Correntista
Tabela 4. Representação das entidades da figura 10.
106
Na tabela 5, para cada relação são preenchidas as informações de domínio e imagem,
cardinalidade e relação inversa. Se existir chave-primária ou papéis na relação também
são resentadas nesta tabela.
Representação dos relacionamentos da figura 10
RELAÇÕES DOMÍNIO IMAGEM CARDINA
LIDADE
PAPÉIS RELAÇÃO
INVERSA
DOMÍ-
NIO
IMA-
GEM
DOMÍ-
NIO
IMA-
GEM
Agência/
C_Corrente
Agência C_Corrente 1,1 1,n - - C_Corrente/
Agência
C_Corrente/
Agência
C_Corrente Agência 1,n 1,1 - - Agência/
C_Corrente
C_Corrente/
Correntista
C_Corrente Correntista 1,n 1,n - - Correntista/
C_Corrente
Correntista/
C_Corrente
Correntista C_Corrente 1,n 1,n - - C_Corrente/
Correntista
Tabela 5. Representação do relacionamento da figura 10.
PASSO 3
Consiste em obter os conceitos e subconceitos da ontologia examinando-se as entidades
do DER e define algumas regras de nomenclatura para a escrita da ontologia.
3.1) Todas as entidades do DER são transformadas em conceitos da ontologia.
3.2) Transformar as relações de especialização/generalização do DER em relações de
especialização/generalização entre os conceitos equivalentes na ontologia.
3.3) Se uma entidade possui um nome no plural, o conceito equivalente terá seu nome
no singular.
3.4) Os conceitos são representados em letras maiúsculas, as propriedades somente
inciais das palavras em maiúscula, as demais em letra minúscula. O objetivo é facilitar a
identificação dos conceitos, atributos e propriedades, formando assim um padrão para
nomes da ontologia.
107
3.5) Não deixar os nomes das entidades, dos relacionamentos e atributos abreviados, por
exemplo, se o DER inicial possuir uma entidade Ag, reescre-se AGÊNCIA, um atributo
cod_prin_campo é reescrito em Código_Principal_Campo. A finalidade é evitar conflito
de nomes na ontologia.
3.6) Para realizar a documentação desta etapa é preenchida a tabela 6, conforme a
necessidade deste conceito.
Documentação do Conceito Nome do Conceito: Identificação do conceito
Descrição do Conceito: Interpretação desejada pelo projetista descrita informalmente.
Sinônimo: Palavras de mesmo significado.
Tabela 6. Documentação do conceito da ontologia.
O formulário para preenchimento dos dados de saída está no Apêndice 1.
108
PASSO 4
Consiste em definir as propriedades dos conceitos da ontologia examinando-se os
atributos e relacionamentos no DER. As características das propriedades provêm das
cardinalidades.
4.1) No DER há atributos que são chaves primárias. Esses atributos são transformados
em propriedade datatype. A figura 11 mostra como chave primária os atributos “1A” e
“1B”.
Figura 11. Exemplos de um DER.
A propriedade receberá a característica funcional porque representa unicamente
determinado indivíduo, ou seja, o valor atribuído a ela identifica somente ao referido
indivíduo. Não há propriedade inversa. O domínio da propriedade é o conceito A e a
imagem será informada pelo projetista sendo um tipo básico de dados. (ex. int, string).
Um atributo chave-primária não é transformado em uma propriedade do tipo object
porque esse tipo de atributo é uma característica de unicidade da entidade. Assim a
propriedade derivada do atributo só pode ter por domínio o conceito ao qual o atributo
está associado e na imagem algo que não leve a um indivíduo de outro conceito.
4.2) Os demais atributos que não são chaves primárias e não foram transformados em
conceitos ou subconceitos são transformados em propriedades funcionais datatype, de
cardinalidade é igual a 1 e sem propriedade inversa. A tabela 6 mostra todos os atributos
que estão presentes na figura 11 transformados em propriedades datatype. O domínio é
dado pelo conceito ao qual o atributo pertence e a imagem é informada pelo projetista.
109
Atributos do DER que são transformados em propriedades datatype
ATRIBUTO CONCEITO TIPO DA
PROPRIEDADE
DOMÍNIO IMAGEM NOME DA
PROPRIEDADE
2A A datatype A <tipo de dados> 2A
3A A datatype A <tipo de dados> 3A
2B B datatype B <tipo de dados> 2B
Tabela 7. Atributos do DER que são transformados em propriedades datatype.
4.3) Os relacionamentos entre as entidades são transformados em propriedades do tipo
object. A relação “R A x B” presente na figura 11, terá como domínio o conceito A e
imagem o conceito B.
4.4) Quando o relacionamento entre duas entidades possui a cardinalidade 1:1, a
propriedade recebe a característica funcional. Por exemplo, na figura 11, B
relaciona-se com A por meio da “R Ax B” –1. Portanto, “R Ax B” –1 é do tipo
object funcional, com domínio B e imagem A.
4.5) Quando o DER apresentar uma relação com papéis, os papéis são transformados
em propriedades do tipo object, cada uma com seu respectivo nome. O domínio e a
imagem são formadas respectivamente pelos conceitos origem e destino.
A figura 12 mostra um exemplo entre a entidade A e a relação “R AxB”, onde existem
os papéis 1 e 2
Figura 12. Relação com papéis do DER.
Neste caso o papel 1 é transformado em uma propriedade object e possui o conceito A
como domínio e o conceito B como imagem. O papel 2, também é transformado em
110
uma propriedade do tipo object, possui como domínio o conceito B e imagem o
conceito A.
4.6) Se o relacionamento entre as entidades possuir cardinalidade diferente de 1:1, então
o projetista decide se há outras características de transitividade ou simetria na
propriedade. Uma propriedade terá a característica simétrica ou transitiva somente se for
uma propriedade do tipo object e decidida pelo projetista.
4.7) O projetista decide se retira ou deixa a propriedade inversa de um relacionamento
que é bidirecional dos conceitos do DER. A figura 11 possui um relacionamento
bidirecional entre as entidades A e B. O domínio na propriedade do tipo object é o
conceito origem “A” e o imagem recebe o conceito destino “B” da leitura do DER.
Quando se torna uma propriedade inversa o domínio e o imagem se alteram recebendo
agora os conceitos “B” e “A” respectivamente.
4.8) A documentação desse passo será formulado com o preenchimento das informações
da ontologia na tabela 8.
Documentação das propriedades da ontologia Nome da Propriedade: Identificação da Propriedade
Descrição da Propriedade: Descrição Textual da propriedade para que o entendimento
seja facilitado
Tipo da Propriedade: Especifica o tipo de propriedade da ontologia que será object
ou datatype
Domínio: Indica o conceito que possui o domínio
Imagem: Especifica o conceito ou o valor que contém o imagem.
Característica da Propriedade: Indica a característica que a propriedade pode assumir,
nenhuma, simétrica, transitiva ou funcional.
Tabela 8. Documentação das propriedades da ontologia.
Depois das propriedades definidas e documentadas, o próximo passo é representar os
axiomas da ontologia.
O formulário para preenchimento dos dados de saída está no Apêndice 2.
111
PASSO 5
Seu objetivo é determinar as restrições da ontologia através das cardinalidades do DER.
5.1) Para se obter uma condição necessária e suficiente através da leitura do DER a
cardinalidade em um dos sentidos da relação, leva a um conceito que não é imagem de
nenhuma outra propriedade.
A figura 13 mostra os casos possíveis para construir uma restrição necessária e
suficiente, todas as relações são detalhadas nos itens a seguir.
Figura13. Exemplo de restrição necessária e suficiente.
A palavra (qualquer) representa que aceita-se uma cardinalidade qualquer do lado A.
5.2) Se a cardinalidade máxima de uma relação for igual a “n”, então existirá uma
condição necessária e suficiente do tipo “some values of” (alguns valores de), desde que
a relação R não seja usada em outro local, por exemplo em relações ternárias,
quaternárias, etc. A figura 14 mostra que existe pelo menos um indivíduo que está
ligado ao conceito B através de uma relação "R".
O domínio da propriedade object “R” é o conceito A e a imagem é o conceito B.
112
Figura 14. Exemplo de restrição some values of.
A notação da restrição em lógica de descrição é representada como A: ∃ R. B. Onde A
representa o conceito A, R a relação “R”, ∃ existe pelo menos um e B representa o
conceito B.
5.3) Se a cardinalidade máxima entre os conceitos for menor que “n”, ou seja, sempre
que a cardinalidade de uma relação possuir um intervalo numérico definido pode-se
afirmar que o conceito possui uma condição necessária e suficiente com restrição de
cardinalidade mínima e máxima. Ao ler a relação “R” da figura 15, no sentido A para B,
a propriedade object para ser considerada um indivíduo de A é necessário possuir no
mímino 1 e no máximo 3 ligações com um indíviduo da entidade B. A seguir um
exemplo de relacionamento onde se obtém a cardinalidade mínima e máxima.
Figura 15. Exemplo de relacionamento onde se obtém a cardinalidade mínima e
máxima.
A cardinalidade mínima e máxima aplicada a uma propriedade do tipo object que pode
ter no mínimo 1 e no máximo 3 indivíduos na relação “R” entre os conceitos A e B.
A notação da restrição em lógica de descrição pode ser representada como A: � 3 R.B ^
� 1 R. B. Onde A representa o conceito A, R a relação “R” e B representa o conceito B.
113
5.4) Se a cardinalidade máxima entre as entidades é igual a 1, então existe uma
condição necessária e suficiente com restrição de cardinalidade igual a 1. A figura 16,
mostra um exemplo de relacionamento onde existe este caso.
Figura 16. Exemplo de relacionamento onde se obtém a restrição necessária e
suficiente com cardinalidade máxima igual a 1.
A notação da restrição em lógica de descrição pode ser representada como A: � 1 R.B ^
A: � 1 R. B. Onde A representa o conceito A, R a relação “R” e B representa o conceito
B.
5.5) Se a cardinalidade máxima de uma relação for igual a “n”, e a cardinalidade
mínima for igual a 0, então existirá uma condição necessária e suficiente do tipo “all
values from” (todos valores de), desde que a relação R não seja usada em outro local,
por exemplo em relações ternárias, quaternárias, etc. A figura 17 mostra que para ser
um indivíduo de A, é necessário e suficiente que a entidade B não seja imagem de outra
propriedade e pode ou não existir indivíduos que estão ligados ao conceito B através de
uma relação "R".
O domínio da propriedade object “R” é o conceito A e a imagem é o conceito B.
.
Figura 17. Exemplo de relacionamento onde se obtém a restrição necessária e
suficiente do tipo all values from.
114
A notação da restrição em lógica de descrição é representada como A: ∀ R. B. Onde A
representa o conceito A, R a relação “R”, ∀ todos os indivíduos e B representa o
conceito B.
5.6) Uma condição necessária é obtida (figura 18) das entidades ligadas diretamente à
entidade A que são imagens de outras propriedades. Para ser um indivíduo pertencente a
entidade A será necessária possuir uma relação com no mínimo 1 indivíduo da entidade
C.
As restrições são definidas de forma idêntica às condições necessárias e suficientes.
Figura 18. Exemplo de uma restrição necessária.
5.7) A documentação desse passo será formulado com o preenchimento das informações
da ontologia na tabela 9.
Documentação de Restrição de Propriedade Nome da Restrição: Identificação da Restrição
Descrição da Restrição: Descrição Textual da restrição para que o entendimento seja
facilitado
Nome dos conceitos Identificação dos conceitos origem e destino envolvidos na
restrição.
Cardinalidade Mínima: É inserido o valor da cardinalidade mínima do conceito.
Cardinalidade Máxima: É inserido o valor da cardinalidade máxima do conceito.
115
Tabela 9. Documentação das restrições da ontologia.
O formulário para preenchimento dos dados de saída está no Apêndice 3.
116
PASSO 6
O objetivo é verificar se o mundo real que conhecemos e que existe está
representado corretamente com o mundo modelado formalmente.
Para fazer isso, o projetista deve verificar se a ontologia permite responder às
questões iniciais. Também, pode realizar verificações formais providas pelo motor de
inferência RacerPro:
• Consistência dos conceitos
• Consistência da taxonomia
• Inferência de indivíduos
Caso o projetista decida modificar a ontologia, deve fazê-lo no DER, obtido no
passo 5, voltando ao passo 2. Logicamente, as informações que não são afetadas pelas
modificações do projetista devem ser preservadas. Por exemplo, propriedades inversas
que foram suprimidas e axiomas fornecidos pelo projetista.
O ciclo é repetido até que o projetista decida encerrá-lo.
DOCUMENTAR A ONTOLOGIA
São preenchidos após cada passo um formulário de documentação da ontologia,
onde tem como objetivo guardar informações sobre os dados da ontologia.
É necessária após o passo de validação, porque a ontologia não pode ficar
desatualizada, com as modificações feitas no passo 5. Esta pode influenciar:
• Qualidade: quando é preciso estabelecer uma comunicação com uma
equipe externa de trabalho. Ela serve como mecanismo de suporte à comunicação
quando é combinada com reuniões, ou ferramentas colaborativas.
• Produtividade: A documentação tem efeito de produtividade quando
facilita o entendimento da ontologia.
117
APÊNDICE 9 – Ontologia referência.
Conceitos da ontologia.
118
Propriedades da Ontologia de Referência.
Nome propriedade Tipo
propriedade
Domínio imagem característica Nome prop inversa
Número_Estrela DataType AVALIAÇÃO_DA_
ACOMODAÇÃO
Int Funcional -
Nome_Agência DataType AGÊNCIA String - -
e-mail DataType AGÊNCIA String - -
Telefone DataType AGÊNCIA Int - -
Número_Quarto_Hotel DataType HOTEL Int Funcional -
Nome_Hotel DataType HOTEL String - -
Número_Quarto_Pousada DataType POUSADA Int Funcional -
Nome_Pousada DataType POUSADA String - -
Endereço DataType DESTINO String - -
Nenhuma
Nenhuma
Nenhuma É_Oferecido_pela_Agência
Nenhuma É_Oferecida_pela_Agência
Oferece_Acomodação Object AGÊNCIA ACOMODAÇÃO Nenhuma É_Ofertada_pela_Acomodação
119
Nenhuma
Nenhuma
É_Oferecido_pela_Agência Nenhuma
É_Oferecida_pela_Agência Nenhuma
É_Ofertada_pela_Acomodação Object ACOMODAÇÃO AGÊNCIA Nenhuma Oferece_Acomodação
Axiomas da Ontologia de referência
Dados obtidos após o passo 5 do método NOME DO CONCEITO TIPO DA RESTRIÇÃO TIPO DA CONDIÇÃO
ATIVIDADE Some values from Necessária e suficiente ACOMODAÇÂO Cardinalidade igual a um Necessária CAMPING Cardinalidade igual a um Necessária HOTEL Cardinalidade igual a um Necessária POUSADA Cardinalidade igual a um Necessária DESTINO Cardinalidade igual a um Necessária
121
APÊNDICE 10 – Dicas para construção da ontologia.
Para construir uma ontologia.
• Em termos práticos, o desenvolvimento de uma ontologia consiste na definição
dos
seguintes princípios básicos (NOVELLO, 2002):
• Ter clareza e objetividade, pois os conceitos devem representar tópicos
importantes de forma clara e com um documento em linguagem natural;
• Uma definição deve expressar as condições necessárias e suficientes para
expressar um termo, indo além das necessidades circunstanciais de uma
aplicação;
• Coerência para que permita derivar inferências que sejam consistentes com as
definições;
• Permitir inclusão de novos termos sem a revisão das definições existentes;
• Possibilitar que somente determinados significados sejam capturados numa dada
especificação, permitindo que as especializações e indivíduos da ontologia sejam
definidas com liberdade;
• Os conceitos definidos devem ser independentes, sem sobreposição de
conceitos;
• Diversificação das hierarquias para aproveitar ao máximo os mecanismos de
herança múltipla;
• Modularidade;
• Minimização da distância entre conceitos similares, de forma a agrupá-los e
representá-los utilizando as mesmas primitivas;
• Padronização dos nomes.
122
APÊNDICE 11 – Glossário de termos de uma ontologia.
• Axioma: São as regras que formam o conceito, a modelagem de sentenças que
são sempre verdadeiras.
• Cardinalidade: É uma forma de restringir a quantidade mínima e máxima de
indivíduos numa relação.
• Cardinalidade Mínima: Indica a quantidade mínima de indivíduos numa
relação.
• Cardinalidade Máxima: Indica a quantidade máxima de indivíduos numa
relação.
• Comentários nas propriedades: São as observações, comentários feitos pelo
usuário referente a propriedade da ontologia.
• Comentários nos conceitos: São as observações, comentários informais feitos
pelo usuário referente ao conceito da ontologia.
• Conceitos Disjuntos: Se A e B são conceitos disjuntos então um indivíduo de A
não pode ser indivíduo de B e vice-versa.
• Conceitos: São grupos abstratos, conjuntos ou coleções de objetos. Eles podem
conter indivíduos, outros conceitos, ou uma combinação de ambos. Alguns exemplos de
conceitos:
Pessoa, o conceito de todas as pessoas;
Molécula, o conceito de todas as moléculas;
Número, o conceito de todos os números;
Veículo, o conceito de todos os veículos;
Carro, o conceito de todos os carros;
123
• Condição Necessária e Suficiente: Para ser um indivíduo do conceito é
necessário e suficiente satisfazer a propriedade ou restrição. Isso basta para dizer que é
um indivíduo do conceito.
• Condição Necessária: Para ser um indivíduo do conceito, é necessário
satisfazer a propriedade ou a restrição. Porém, o fato de satisfazer a condição necessária
não garante que é necessariamente um indivíduo do conceito.
• Domínio: Um domínio corresponde aos conceitos, que são as raízes das árvores
de taxinomia, ou seja, são declaradas simplesmente através de nomeações às mesmas.
Por exemplo, observa-se três conceitos referentes a uma ontologia de domínio
“Universidade”. São elas Curso, Professor e Disciplina, conforme figura abaixo.
• Propriedade Datatype: É utilizada para especificar um tipo de dado, uma
expressão literal ou um valor. Por exemplo, uma propriedade “idade” poderá ser
relacionada com um tipo de dado específico a um número inteiro não-negativo.
• Propriedade Funcional: Uma propriedade funcional indica que para cada
indivíduo existe somente um valor para a propriedade caracterizando, assim, a
propriedade funcional. É como se declarar que ela possui a cardinalidade mínima de 1 e
máxima de 1 (um).
• Propriedade Inversa: Referencia que uma propriedade é inversa de outra.
Assim, pode-se afirmar que se está relacionando um indivíduo A a outro B por uma
propriedade P1, e P2 é o inverso de P1, então B se relaciona a A, possuindo, assim, uma
relação inversa. P1(A,B) P2(B,A)
A figura a seguir, tem-se a declaração de duas propriedades “ministra” e
“ministradaPor”, sendo que, nesta última, define-se que ela é uma inversa a “ministra”.
124
Ou seja, se atribuirmos a propriedade “ministra” a um conceito “Professor”
relacionando-a com “Disciplina”, pode-se inferir que “Disciplina” é “ministradaPor” tal
“Professor”, e vice-versa.
• Propriedade Inversa-Funcional: A propriedade funcional inversa define que
uma propriedade representa unicamente determinado indivíduo, ou seja, o valor
atribuído a ela identifica somente a referido indivíduo.
Considerando que a propriedade “e-mail” pertence ao domínio do conceito
“Pessoa”, assim, tem-se que, “e-mail” é funcional inversa por ser associada a uma única
pessoa, ou seja, não tem o mesmo e-mail para outra pessoa. A fim de explicitar melhor,
considera-se uma propriedade "dataNascimento", sendo que ela não é funcional inversa,
pois muitas pessoas podem ter a mesma data e, caso fosse funcional inversa, somente
uma pessoa poderia ter aquela data aplicada a ela. Outros exemplos de propriedades que
podem ser funcionais inversas são: CPF, número do seguro social, chave primária em
um banco relacional, entre outras.
• Propriedade Object: É utilizada para relacionar um conceito com outro
conceito. Por exemplo, uma propriedade “pertenceA” poderá relacionar uma conceito
“Disciplina” com um conceito “Curso”.
Representação:
<owl:Object Property rdf: ID="pertenceA">
<rdfs: domain rdf: resource = "#Disciplina"/>
<rdfs:imagem rdf:resouce="#Curso" />
</owl:ObjectProperty>
125
• Propriedade Simétrica: Uma propriedade é simétrica quando procura
representar correspondência entre A e B. Por exemplo, duas cidades A e B são
adjacentes se são próximas, vizinhas. Isso porque, estando as cidades próximas, se a
cidade A for vizinha da cidade B, é impossível que B não seja vizinha de A.
• Propriedade Transitiva: Uma propriedade é transitiva quando se tem a
intenção de demonstrar que se A se relaciona com B e B se relaciona com C, então A
está se relaciona com C. A figura mostra um exemplo onde A está contido em B, B em
C, logo A está contido em C.
• Imagem: É o conjunto imagem da propriedade que pode ser restrito a
determinados indivíduos de conceitos ou valores primitivos (datatypes).
• Restrições: É possível refinar mais as propriedades em contextos específicos
através das restrições. Estas restrições podem ser definidas através de: cardinality
(cardinalidade), maxCardinality (cardinalidade máxima), minCardinality (cardinalidade
mínima), allValuesFrom (todos os valores de), someValuesFrom (alguns valores de) e
hasValue (conceitos definidos por restrições de valor).
• Restrição (all values = todos os valores de): Indica que todas as indivíduos dos
conceitos que tiverem essa propriedade especificada, os valores da propriedade devem
ser membros do conceito referenciado por ele.Por exemplo, um conceito "Moveis"
possui uma propriedade "temFabricante", sendo que essa propriedade é restrita no
sentido de que todo fabricante de móveis deve ser uma "FabricaDeMoveis". A restrição
(todos os valores de) allValuesFrom é sobre a propriedade "temFabricante" somente
para o conceito "Moveis", ou seja, se ela for aplicada a outro conceito, essa restrição
não é válida, tendo, assim, validade somente localmente.A restrição allValuesFrom não
126
indica que "Moveis" tenha um fabricante, mas se tiver um ou mais, todos devem ser
uma fábrica de móveis.
• Restrição (some values = alguns valores de): É semelhante ao anterior,
embora, significa que ao menos um dos fabricantes seja uma fábrica de móveis. A
restrição someValuesFrom requer que para cada indivíduo do conceito que está sendo
definida, possua ao menos um valor do conceito descrito pela restrição, ou seja, é
necessário que haja ao menos um fabricante que é uma fábrica de móveis, mas podem
haver fabricantes que não a sejam.
• Restrição ( has value = conceito definidos por restrições de valor): A
restrição hasValue permite especificar conceitos baseados na existência de valores
particulares para propriedades. Dessa forma, através do indivíduo hasValue pode-se
definir uma limitação de valores para a propriedade restrita, de modo que os indivíduos
do conceito com esse tipo de declaração tenham a propriedade especificada com o valor
declarado.
• Subconceitos: É um conceito mais específico de um conceito mais genérico.
Dessa maneira, se um conceito A é subconceito de B, então todo indivíduo de A
também é um indivíduo de B.
• Taxonomia: Maneira como se organiza conceitos e subconceitos dentro de uma
ontologia.
127
APÊNDICE 12 – Arquivo texto utilizado nos cálculos de similaridade dos conceitos
e propriedades da ontologia referência com a ontologia obtida pelo DERONTO.
http://www.ontoreferencia.com.br/Ontologia#ACOMODAÇÃO
http://www.deronto.com.br/Ontologia#ACOMODAÇÃO
http://www.ontoreferencia.com.br/Ontologia#DESTINO http://www.deronto.com.br/Ontologia#DESTINO
http://www.ontoreferencia.com.br/Ontologia#AGÊNCIA http://www.deronto.com.br/Ontologia#AGÊNCIA
http://www.ontoreferencia.com.br/Ontologia#ATIVIDADE
http://www.deronto.com.br/Ontologia#ATIVIDADE
http://www.ontoreferencia.com.br/Ontologia#POUSADA http://www.deronto.com.br/Ontologia#POUSADA
http://www.ontoreferencia.com.br/Ontologia#CIDADE_DO_INTERIOR
http://www.deronto.com.br/Ontologia#CIDADE_INTERIOR
http://www.ontoreferencia.com.br/Ontologia#CAPITAL http://www.deronto.com.br/Ontologia#CAPITAL
http://www.ontoreferencia.com.br/Ontologia#HOTEL http://www.deronto.com.br/Ontologia#HOTEL
http://www.ontoreferencia.com.br/Ontologia#CAMPING http://www.deronto.com.br/Ontologia#CAMPING
http://www.ontoreferencia.com.br/Ontologia#ÁREA_RURAL
http://www.deronto.com.br/Ontologia#RURAL
http://www.ontoreferencia.com.br/Ontologia#ÁREA_URBANA
http://www.deronto.com.br/Ontologia#URBANO
http://www.ontoreferencia.com.br/Ontologia#AVENTURA
http://www.deronto.com.br/Ontologia#AVENTURA
http://www.ontoreferencia.com.br/Ontologia#RELAXAMENTO
http://www.deronto.com.br/Ontologia#RELAXAMENTO
http://www.ontoreferencia.com.br/Ontologia#ESPORTE http://www.deronto.com.br/Ontologia#ESPORTE
http://www.ontoreferencia.com.br/Ontologia#PRAIA http://www.deronto.com.br/Ontologia#PRAIA
http://www.ontoreferencia.com.br/Ontologia#PASSEIO_TURÍSTICO
http://www.deronto.com.br/Ontologia#PASSEIO
http://www.ontoreferencia.com.br/Ontologia#SURF http://www.deronto.com.br/Ontologia#SURF
http://www.ontoreferencia.com.br/Ontologia#CAMINHADA
http://www.deronto.com.br/Ontologia#CAMINHADA
http://www.ontoreferencia.com.br/Ontologia#YOGA http://www.deronto.com.br/Ontologia#YOGA
http://www.ontoreferencia.com.br/Ontologia#BANHO_DE_SOL
http://www.deronto.com.br/Ontologia#BANHO_SOLAR
http://www.ontoreferencia.com.br/Ontologia#MUSEU http://www.deronto.com.br/Ontologia#MUSEU
http://www.ontoreferencia.com.br/Ontologia#SAFARI http://www.deronto.com.br/Ontologia#SAFARI
http://www.ontoreferencia.com.br/Ontologia#BUNGEE_JUMPING
http://www.deronto.com.br/Ontologia#BUNGEE_JUMPING
http://www.ontoreferencia.com.br/Ontologia#FAZENDA http://www.deronto.com.br/Ontologia#FAZENDA
http://www.ontoreferencia.com.br/Ontologia#PARQUE_NACIONAL
http://www.deronto.com.br/Ontologia#PARQUE_NACIONAL
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http://www.ontoreferencia.com.br/Ontologia#CONEXÃO_INTERNET
http://www.deronto.com.br/Ontologia#CONEXÃO_INTERNET
http://www.ontoreferencia.com.br/Ontologia#ADSL http://www.deronto.com.br/Ontologia#ADSL
http://www.ontoreferencia.com.br/Ontologia#WIRELESS
http://www.deronto.com.br/Ontologia#WIRELESS
http://www.ontoreferencia.com.br/Ontologia#TURISTA http://www.deronto.com.br/Ontologia#TURISTA
http://www.ontoreferencia.com.br/Ontologia#FAMILIA http://www.deronto.com.br/Ontologia#FAMILIA
http://www.ontoreferencia.com.br/Ontologia#APOSENTADO
http://www.deronto.com.br/Ontologia#APOSENTADO
http://www.ontoreferencia.com.br/Ontologia#VIAJANTE_SOLITÁRIO
http://www.deronto.com.br/Ontologia#SOLITARIO
/* Similaridade de Propriedades */
http://www.ontoreferencia.com.br/Ontologia#Número_Estrela
http://www.deronto.com.br/Ontologia#Avaliação
http://www.ontoreferencia.com.br/Ontologia#Nome_Agência
http://www.deronto.com.br/Ontologia#/Nome_Agência
http://www.ontoreferencia.com.br/Ontologia#Nome_Turista
http://www.deronto.com.br/Ontologia#Nome_Turista
http://www.ontoreferencia.com.br/Ontologia#e-mail http://www.deronto.com.br/Ontologia#e-mail
http://www.ontoreferencia.com.br/Ontologia#Telefone http://www.deronto.com.br/Ontologia#Telefone
http://www.ontoreferencia.com.br/Ontologia#Possui_Atividade
http://www.deronto.com.br/Ontologia#Possui_Atividade
http://www.ontoreferencia.com.br/Ontologia#Possui_Acomodação
http://www.deronto.com.br/Ontologia#Possui_Acomodação
http://www.ontoreferencia.com.br/Ontologia#Oferece_Destino
http://www.deronto.com.br/Ontologia#Oferece_Destino
http://www.ontoreferencia.com.br/Ontologia#Oferece_Atividade
http://www.deronto.com.br/Ontologia#Oferece_Atividade
http://www.ontoreferencia.com.br/Ontologia#Oferece_Acomodação
http://www.deronto.com.br/Ontologia#Oferece_Acomodação
http://www.ontoreferencia.com.br/Ontologia#É_Possuída_pelo_Destino
http://www.deronto.com.br/Ontologia#É_Possuída_pelo_Destino
http://www.ontoreferencia.com.br/Ontologia#É_Possuída_pela_Acomodação
http://www.deronto.com.br/Ontologia#É_Possuída_pela_Acomodação
http://www.ontoreferencia.com.br/Ontologia#É_Oferecido_pela_Agência
http://www.deronto.com.br/Ontologia#É_Oferecido_pela_Agência
http://www.ontoreferencia.com.br/Ontologia#É_Oferecida_pela_Agência
http://www.deronto.com.br/Ontologia#É_Oferecida_pela_Agência
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http://www.ontoreferencia.com.br/Ontologia#É_Ofertada_pela_Acomodação
http://www.deronto.com.br/Ontologia#É_Ofertada_pela_Agência