Aprendizagem de Ontologias: Metodologias aplicadas

O aprendizado de ontologias evoluiu, mas continua sendo um processo que depende da intervenção humana para que o aprendizado aconteça. Inúmeros trabalhos de mestrado e doutorado exploraram o tema de aprendizado das ontologias e nenhum conseguiu automatizar totalmente o processo.

Para realizar a aprendizagem de ontologias são aplicados métodos e metodologias que auxiliam nesse processo. Esse processo é árduo quando realizado de forma manual.

Neste artigo, iremos descrever sobre os principais métodos e metodologias utilizados em trabalhos científicos.

Metodologias

A metodologia, proposta por Grüninger e Fox (GRUNINGER; FOX, 1994), utilizada no projeto TOVE (TOronto Virtual Enterprise) envolve a construção de um modelo formal do conhecimento, mas não é construído diretamente. A construção da metodologia é composta das seguintes fases (CANTELE et. al, 2004):

  • Captura de cenários: as ontologias são selecionadas a partir de cenários específicos para
    a aplicação;
  • Formulação de questões de competência informal: com base nos cenários apresentados,
    a ontologia deve representar as questões de terminologia;
  • Especificação da terminologia da ontologia a partir de uma linguagem formal: cria um conjunto de termos, a partir da terminologia informal, para especificar uma terminologia formal;
  • Formulação de questões de competência formal: com base nas questões de competência informal e a terminologia formal, obtêm as questões de competência formal;
  • Especificação de axiomas: os axiomas da ontologia especificam as definições dos termos e suas interpretações;
  • Caracterizar a completude da ontologia: definir soluções para que as questões de competência sejam completas.

 

A metodologia, proposta por Uschold e King (USCHOLD; KING, 1995), foi utilizada no projeto Enterprise Ontology. As fases para construção da ontologia são (CANTELE et. al, 2004):

  • Captura da ontologia: identificação de conceitos chaves e seus relacionamentos;
  • Codificação: representação da ontologia identificada em uma linguagem formal;
  • Integração: integra as ontologias existentes.

 

A metodologia, proposta por Bernaras et. al (BERNARAS et.al, 1996), utilizada no projeto KACTUS é condicionada à aplicação, ou seja, a aplicação e a ontologia são desenvolvidas ao mesmo tempo. As fases para construção da ontologia são (CANTELE et. al, 2004):

  • Especificação da aplicação: definir uma lista de termos e tarefas;
  • Desenvolvimento preliminar baseado nas categorias ontológicas de relevância: utilizar a lista de termos e tarefas como entrada, a fim de obter visões globais do modelo;
  • Refinamento e estruturação da ontologia: definição de uma ontologia definitiva. Os módulos não devem ser muito dependentes uns dos outros e devem ser o mais coerentes possíveis, a fim de se obter a máxima homogeneidade de cada módulo;

 

A metodologia, proposta por Fensel et. al (FENSEL et. al., 2000), inclui a identificação dos objetivos que devem ser atingidos com base nas ferramentas de gerenciamento de conhecimento e com análises de cenários. As fases para construção desta metodologia são (CORCHO et. al., 2003):

  • Iniciação: os requisitos da ontologia são elicitados e especificados, as competências são identificadas, ontologias potencialmente reutilizáveis são estudadas e uma primeira versão da ontologia é construída;
  • Refinamento: onde a ontologia é produzida;
  • Avaliação: os requisitos de competência e perguntas são verificadas, e a ontologia é testada no ambiente de aplicação;
  • Manutenção: a ontologia é revisada e sempre atualizada quando necessário.

 

A metodologia, proposta por Gomes-Pérez & Manzano-Macho (GÓMEZ-PÉREZ;MANZANO-MACHO, 2003) , foi desenvolvida pelo grupo de Inteligência Artificial da Universidade Politécnica de Madri. Esta metodologia está dividida em três etapas (CANTELE et. al, 2004):

  • Atividades de Gerenciamento de Projeto: inclui planejamento, controle e garantia de qualidade. No planejamento são definidas quais tarefas serão desenvolvidas; no controle é garantido que as tarefas planejadas serão executadas e a garantia de qualidade busca desenvolver o produto como estabelecido;
  • Atividades de Desenvolvimento Orientado: inclui especificação, conceitualização, formalização e implementação. A especificação define porque a ontologia está sendo construída (utilização e usuários finais). A conceitualização estrutura o domínio de conhecimento em um modelo conceitual. A formalização transforma o modelo conceitual em um modelo formal ou semicomputável. A implementação transforma modelos computáveis em linguagens computacionais;
  • Atividades de Suporte: inclui aquisição de conhecimento, avaliação, integração, documentação e gerenciamento de configurações. Na aquisição de conhecimento é estudado o conhecimento de um determinado domínio. Na avaliação são realizadas comparações técnicas das ontologias, relacionadas com software e documentação. A integração de ontologias busca desenvolver uma nova ontologia a partir de outras já disponíveis. A documentação é a explicação completa e exaustiva de todos os recursos e fases existentes. Gerenciamento de configurações registra todas as alterações de documentação,
    software e ontologias.

 

A Metodologia NeOn é uma metodologia baseada em cenários que suporta os aspectos colaborativos de desenvolvimento de ontologias e reutilização. Os cenários para construção da ontologia são (BAONZA, 2010):

  • Cenário 1: A partir de especificação para a implementação. A rede de ontologia é desenvolvida a partir do zero (NORs).
  • Cenário 2: Reutilizar e reengenharia de recursos não-ontológicos. Os desenvolvedores reutilizam os processos para decidir, de acordo com os requisitos da ontologia, que NORs podem ser reutilizados para construir a rede de ontologias.
  • Cenário 3: Reutilizar recursos ontológicos.
  • Cenário 4: Reutilizar e reengenharia de recursos ontológicos.
  • Cenário 5: Reutilizar e mesclar recursos ontológicos. Este cenário surge quando vários recursos ontológicos que estão no mesmo domínio são selecionados para reutilização.
  • Cenário 6: Reutilizar, fusão e reengenharia de recursos ontológicos.
  • Cenário 7: Reutilizando padrões de projeto da ontologia (ODPs).
  • Cenário 8: Reestruturação de recursos ontológicos.
  • Cenário 9: Localizando recursos ontológicos. Desenvolvedores da ontologia adaptam uma ontologia para outra língua.

 

Você pode escolher qualquer metodologia para desenvolver a aprendizagem de ontologias, com a finalidade de produzir uma estrutura ontológica.

Percebemos o quanto é árduo o desenvolvimento da aprendizagem de ontologias, manualmente, e sem auxílio de aplicações computacionais.

Espero ter aguçado o seu interesse por Aprendizagem de Ontologias. Este assunto é bastante extenso e requer vários artigos para esgotar todo o seu conteúdo.

Nos próximos artigos descreveremos mais sobre aprendizagem de ontologias.

Até o próximo artigo!

Prof. Norton Guimarães
@nortoncg

Referências

BAONZA, María del Carmen Suárez de Figueroa , M. NeOn Methodology for Building Ontology Networks: Specification, Scheduling and Reuse, 2010. Tese (Doutorado em Ciência da Computação) – Universidad Politécnica de Madrid, Madrid, Spain. Disponível em: <http://oa.upm.es/3879/>. Acesso em: 22 mai. 2016.

BERNARAS, A.; LARESGOITI, I.; CORERA, J. Building and reusing ontologies for electrical network applications. In: Wahlster, W., editor, Proceedings of the 12th European Conference on Artificial Intelligence (ECAI’96), p. 298–302, Chichester, UK, 1996. John Wiley and Sons.

CANTELE, R. C.; ADAMATTI, D. F.; FERREIRA, M. A. G. V.; SICHMAN, J. S. Reengenharia e ontologias: análise e aplicação. I Workshop de Rede Semântica (WWS2004), 1, 2004.

CORCHO, O.; Fernández-López, M.; Gómez-Pérez, A. Methodologies, tools and languages for building ontologies: where is their meeting point? Data Knowl. Eng., 46(1):41–64, July 2003.

FENSEL, D.; HARMELEN, F. V.; KLEIN, M.; AKKERMANS, H. On-to-knowledge: Ontology-based tools for knowledge management. In: In Proceedings of the eBusiness and eWork 2000 (EMMSEC 2000) Conference, 2000.

GÓMEZ-PÉREZ, A.; MANZANO-MACHO, D. A survey of ontology learning methods and techniques. Deliverable 1.5, OntoWeb Consortium, 2003.

GRUNINGER, M.; FOX, M. S. The role of competency questions in enterprise engineering. In: PROCEEDINGS OF THE IFIP WG5.7 WORKSHOP ON BENCHMARKING – THEORY AND PRACTICE, 1994.

USCHOLD, M.; KING, M. Towards a methodology for building ontologies. In: In Workshop on Basic Ontological Issues in Knowledge Sharing, held in conjunction with IJCAI-95, 1995.

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