IAH: SISTEMA WEB ADAPTATIVO PARA LEITURA COESA E FLEXÍVEL DE HIPERTEXTO

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1 IAH: SISTEMA WEB ADAPTATIVO PARA LEITURA COESA E FLEXÍVEL DE HIPERTEXTO Alessandro D. Figueira 1, Denise B. Braga 2 e Ivan L. M. Ricarte 1 Resumo O advento e o crescimento da Internet e da WWW trouxeram transformações sem precedentes no modo de acesso à informação e serviços, implicando em uma nova modalidade de língua, a escrita digital, e em novas práticas de leitura. Na medida em que a informação na Web cresce em volume e forma, aumenta a necessidade de novas estruturas de armazenamento e mecanismos para processar os dados. Este artigo apresenta o trabalho acerca de um sistema adaptativo para a leitura de hipertexto, com contribuições da computação e da lingüística aplicada. As relações entre os nós de hipertexto são organizadas usandose metadados em representação RDF e essas informações direcionam a leitura do hipertexto. É apresentado um protótipo implementado em servlets Java capaz de processar metadados para proporcionar uma leitura coerente e coesa (estruturada) sem ferir o princípio da flexibilidade inerente ao hipertexto. Índice de Termos Hipermídia Adaptativa, Hipertexto, Suporte à autoria e leitura na Web, RDF/XML. INTRODUÇÃO Sistemas baseados na Web crescem em número e popularidade para acessar informações e serviços no meio virtual, eletrônico (digital) ou cibernético. O mecanismo de ligação (link) inerente à hipermídia, conjunto de mídias virtuais dentre as quais está o hipertexto texto não linear com, fornece aos usuários um grau de liberdade de navegação grande. Aliado à variabilidade de perfis do usuário, tal fato motiva o surgimento de Sistemas Hipermídia Adaptativos Web (AHMS, AHS ou ainda, AH) para auxiliar e guiar o usuário durante a navegação (leitura) no hiperespaço. Sistemas Hipermídia Adaptativos constroem um modelo dos objetivos, preferências e conhecimentos de cada usuário leitor individual e utilizam esse modelo na interação com o indivíduo visando adaptar-se às necessidades dele [1,2]. Sistemas AH são utilizados em diversas áreas de aplicação onde o hiperespaço é razoavelmente grande e deseja-se utilizar aplicações por usuários com diferentes objetivos (goals), conhecimentos do assunto (knowledge) e de assuntos relacionados (background). Dessa forma é possível que atuem como guias e como filtros de informação e ligações entre pedaços de texto e outras mídias, de uma forma mais ampla. Atualmente os sistemas tratam majoritariamente de hipertexto, com pesquisas em curso para outras mídias. Diferem, portanto, dos sistemas tradicionais de hipermídia (THMS) que são adaptáveis pelo usuário. Nestes sistemas o autor determina o conteúdo e as ligações, mas a navegação é controlada pelo leitor. A maioria dos sistemas Web atuais é desse tipo, sejam eles abertos ou fechados. Um bom exemplo de sistema aberto é a WWW (World Wide Web), o sistema formado por diversos serviços (protocolos) no qual o usuário escolhe e adapta o conteúdo e a sua navegação. Ficam a cargo exclusivo dele (e não do sistema) realizar todas as tarefas, o que pode levar a problemas como a propensão em se perder no hiperespaço durante a navegação, problemas de desorientação, decisões pobres, escolhas erradas, aprendizado falho ou errôneo, devido à grande variação de capacidade navegacional individual [3]. Outro problema constatado é falta de auxílio navegacional nas diferentes hipermídias nesse hiperespaço [4]. Conceitualmente, um AHMS é todo sistema que contém [1,5]: Sistema de hipertexto ou hipermídia; Modelo de usuário, do domínio e de adaptação; Capacidade de adaptação do hipermeio com este modelo; Estruturalmente o sistema é um conjunto complexo de aplicações de software que realiza diferentes tarefas. Um AHMS baseado na Web contém [4]: Interface de usuário: navegador (browser); Servidor WWW: máquina abstrata que serve: o nós (páginas, entre as quais, hipertexto); o ; Sistemas de Bancos de Dados: o Banco de dados (BD); o SGBD (software para criar, manter e manipular bancos de dados); Pode-se entender melhor o funcionamento de um AHMS através do modelo clássico de adaptação baseado no usuário [1] em sistemas AH, como apresentado na Figura 1. Os modelos do domínio e de adaptação são característicos e específicos do projeto. O funcionamento geral do modelo é um ciclo. Primeiro o sistema coleta ou recebe dados do usuário (leitor ou autor); em seguida ele processa os dados resultando em um modelo conceitual (por exemplo, o 1 Departamento de Engenharia de Computação e Automação Industrial (DCA), Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação (FEEC), Unicamp, Av. Albert Einstein, 400, CEP , Campinas, SP, Brasil, 2 Departamento de Lingüística Aplicada, Instituto de Estudos de Linguagem (IEL), Unicamp, Rua Cora Coralina s/n, CEP , Campinas, SP, Brasil, 1473

2 modelo de usuário); finalmente o processamento do modelo gera o efeito de adaptação desejado. FIGURA. 1 MODELO DE ADAPTAÇÃO (CICLO) EM AHMS O modelo da Figura 1 foi utilizado na concepção do protótipo deste trabalho, o Sistema IAH, acrônimo para Information Adapted on Hipermedia. Este sistema é voltado para a apresentação (e autoria) de hipertexto, de forma adaptativa, para fins educacionais. O problema que se deseja tratar pode ser resumido na seguinte frase: Como proporcionar uma leitura coerente e coesa (estruturada) sem ferir o princípio da flexibilidade inerente ao hipertexto?. Alguns trabalhos recentes [6,7] apresentam e discutem as mudanças técnicas e lingüísticas que afetaram a construção social gerando diferentes tipos de cultura: a oral, a escrita e a cibernética. São apresentados [6] gêneros textuais emergentes no novo meio, o virtual. Discute-se se o hipertexto do ponto de vista lingüístico deva ser estudado como gênero ou como uma nova modalidade lingüística, a escrita digital. Baseado nesses trabalhos conclui-se que é necessário entender, de uma forma mais aprofundada, as mudanças que a escrita digital traz para a elaboração de natureza textual a fim de que seja possível a produção e a leitura de textos de forma coerente e coesa, conhecendo e respeitando os recursos expressivos e limitações do meio eletrônico. O sistema IAH, o resultado desse estudo, é uma solução computacional para o problema de autoria e apresentação de hipertexto. Com base nessa experiência acredita-se que será possível a construção e/ou validação de padrões de autoria e leitura de hipertexto, resultando em um framework que poderia orientar e facilitar tanto os processos de autoria quanto os de leitura para a hipermídia. CONTEXTO E TECNOLOGIAS DOS AHMS Por trás de um Sistema Hipermídia Adaptativo estão os modelos de usuário (ou do indivíduo), de adaptação e do domínio que modelam, respectivamente, os conhecimentos do usuário (objetivos, conhecimento prévio específico do assunto e geral relacionado ao assunto, preferências etc.), as estratégias de adaptação e os conhecimentos do domínio ou áreas de aplicação. Até o momento foram catalogadas seis áreas de aplicação, com base nos sistemas AH existentes [1]: Sistemas Hipermídia Educacionais, de Informação on-line, de Ajuda on-line, de Recuperação de Informação Hipermídia (IR), Hipermídia Institucional e Visões Personalizadas. As três últimas são áreas novas e em pesquisa. Embora os resultados deste trabalho sejam em princípio aplicáveis a qualquer uma dessas áreas, a primeira, sistemas educacionais, foi escolhida como alvo por apresentar a maioria dos estudos e aplicações. Na Figura 2 são apresentadas as tecnologias de adaptação hipermídia [1,2]. Basicamente elas se dividem em dois grupos: de suporte à apresentação adaptativa (AP, acima) e de suporte à navegação adaptativa (AN, abaixo). Cada tecnologia contém, por sua vez, técnicas de adaptação. As estratégias (técnicas) de adaptação utilizadas no sistema IAH estão contidas nas tecnologias destacadas na Figura 2 (Apresentação adaptativa de (hiper)texto, Guia direto, Omissão e Anotação adaptativa de ). FIGURA. 2 TECNOLOGIAS DE ADAPTAÇÃO HIPERMÍDIA A idéia da apresentação adaptativa é adaptar o conteúdo de uma página acessada por um usuário particular para seus atuais conhecimentos, objetivos, e outras características dele. As páginas não são estáticas, mas geradas de forma adaptada ou de pedaços de páginas para cada usuário. Dessa forma usuários novatos podem receber explicações adicionais enquanto que experts podem receber mais detalhes de forma mais profunda. Atualmente a mídia mais adaptada é o hipertexto. A idéia da navegação adaptativa é ajudar o usuário a achar os caminhos no hiperespaço adaptando a forma de apresentar os. Guia direto constitui a mais simples das tecnologias para suporte à navegação adaptativa. A idéia é, quando possível, decidir qual o próximo melhor nó a ser mostrado para o usuário de acordo com suas características 1474

3 representadas no seu modelo. Omissão adaptativa de consiste na tecnologia mais utilizada para dar suporte à navegação adaptativa. A idéia é restringir o espaço navegável escondendo, botões, itens de menu etc. que apontam para páginas ou informações não relevantes ao usuário. Uma página é considerada não relevante pelas seguintes razões: a página não está relacionada com os objetivos do usuário; a página contém informações que o usuário não está preparado ainda para entender (prérequisito). Possui dois estados: página relevante ou não. Já anotação adaptativa de tem por idéia mudar a forma ou estilo de para informar ao usuário mais sobre o estado corrente dos nós (páginas) atrás dos modificados. É uma forma muito efetiva de adaptação, utilizada no sistema tradicional hipermídia WWW de forma estática (página visitada ou não), independente do usuário, e nos sistemas adaptativos com base no usuário. Pode possuir mais do que dois estados, simbolizando, por exemplo, link externo, interno, etc. Ambos podem ser utilizados em contextuais (reais, os hot words do texto) e não contextuais (independentes do conteúdo da página), assim como para de índices, e de mapas locais e globais. Outras tecnologias foram utilizadas em conjunto neste trabalho. São elas Dublin Core (DC), Resource Description Framework (RDF), extensible Markup Language (XML), e extended HyperText Markup Language (XHTML). Dublin Core [8] é um vocabulário de metadados. No contexto da Web metadados são informações descritivas sobre um recurso, associadas a ele e que geralmente apontam para ele. DC é um conjunto de 15 elementos (nomes descritores) adicionados de qualificadores (atributos adjetivos que refinam o significado do elemento) utilizados para descrever uma grande faixa de recursos e relações entre eles. A semântica dos elementos é definida pelo grupo de profissionais da organização. A sintaxe para escrita do registro de metadados com esses elementos e qualificadores para o uso depende da aplicação. Eles podem estar dentro ou fora do recurso, em um arquivo separado. A aplicação escolhida neste trabalho foi RDF/XML, ou seja, RDF [9] codificado em XML [10]. XML é uma metalinguagem de marcação e subconjunto simplificado do SGML (Standard Generalized Markup Language) adaptado para a Web, que permite, assim como o SGML, criar novas linguagens, ou instâncias (modelos de documentos). RDF não é uma linguagem em si, mas um mecanismo, um modelo para associar informação (metadados) a um dado (recurso) na Web para descrevê-lo. É um modelo para representar metadados: propriedades (atributos, relações, características) e declarações (recursos descritos por um nome e um valor). Uma descrição de metadados RDF é composta de triplas <objeto, atributo, valor> que representam um recurso, uma propriedade associada e um outro recurso ou texto, respectivamente. RDF pode ser escrito em XML, sendo assim uma instância de XML, linguagem esta referenciada como RDF/XML. XHTML [11] é outra instância de XML; é uma linguagem que segue as suas normas para apresentação de hipertexto. Dessa forma é possível o processamento (consumo) por máquinas para outros fins, sendo, portanto, um possível substituto do HTML. EXEMPLOS DE SISTEMAS AHMS Diferentes Sistemas Hipermídia Adaptativos podem possuir diferentes modelos não comentados neste trabalho, que incluem características não tratadas. São exemplos o modelo pedagógico, lingüístico, do autor, de controle de navegação, do hiperespaço, da interface e por fim do usuário, entre outros. Desconsiderando esse nível de detalhamento, desejase descrever brevemente nesta seção alguns Sistemas AH educacionais de interesse que utilizam as tecnologias selecionadas, com base nas referências. A comparação pode ser feita na tabela I. TABELA I SISTEMAS EDUCACIONAIS E TECNOLOGIAS ADAPTATIVAS EMPREGADAS Sistema AH Educacional ISIS-TUTOR [2] (1994) ALICE [5] (2002) AHA! 2.0 [12] (2003) Descrição Sua estrutura pedagógica é uma rede de conceitos. Cada conceito é representado no hiperespaço por um nó. Os nós são conectados por diferentes tipos de relações, como é um, parte de, e pré-requisito : cada link tem um estado anotado (ready-tolearn, in-course, learned) e opcionalmente omitido (not-ready-to-be-learned). Foi projetado para um domínio de ensino arbitrário via navegador. Utiliza um grafo conceitual e relações fuzzy para modelar o conteúdo em forma de conceitos, pedaços de conhecimento, e lógica fuzzy para o modelo de conhecimento do usuário. Plataforma open source para disponibilizar de forma adaptativa vários tipos de conteúdo via navegador HTTP. Implementado com servlets Java e Tomcat Webserver. Utiliza XML, MySQL, (X)HTML, Style Sheets, Javascript. Tecnologias Adaptativas Guia direto, Apresentação adaptativa de texto, Todos com exceção do sistema Isis-Tutor são sistemas Web. A razão de incluí-lo é histórica. Ele foi o primeiro sistema a ser testado no aspecto adaptativo navegacional comparando as tecnologias de anotação e omissão de. PROPOSTA DE SOLUÇÃO PARA O PROBLEMA A proposta de solução para o problema proposto foi desenvolver uma aplicação computacional para Web, o protótipo do sistema IAH, utilizando a linguagem Java com base nas hipóteses formuladas ao longo da pesquisa. O sistema é composto de dois módulos: o módulo de autoria e o módulo de apresentação adaptativa de hipertexto. Até o presente momento apenas o protótipo do módulo de apresentação foi desenvolvido. Ele utiliza as técnicas selecionadas das tecnologias de adaptação na Figura 2: 1475

4 Adaptação do conteúdo através da organização de texto eletrônico (hipertexto) a partir de texto convencional (impresso) por parte do usuário autor com base em padrões de autoria hipermídia (não é automática); Guia direto de relacionados (inserção dinâmica de para próximos documentos e documentos anteriores); hot words, os textuais em uma página; Anotar em uma página através da mudança da cor, fundo e estilo da fonte (tipo, tamanho, etc.); A primeira técnica não consta diretamente nas referências estudadas. Ela está sendo desenvolvida no projeto do sistema IAH em colaboração com a lingüística aplicada. É nesse ponto que o sistema proposto difere dos demais, até então. O texto impresso, por ser linear, é organizado a partir de marcas coesivas (lingüísticas) explícitas. Verificou-se que esse texto com formato e esquema de leitura linear [13] para ser apresentado como hipertexto deve sofrer mudanças, uma vez que se mudando o meio, mudam os recursos expressivos e os limites do mesmo, e, por conseguinte, a leitura muda. As demais técnicas, em particular as duas últimas, já foram exploradas na maioria dos sistemas AHMS, como, por exemplo, os sistemas estudados. SISTEMA IAH: DESENVOLVIMENTO, CARACTERÍSTICAS E FUNCIONAMENTO Para o desenvolvimento do protótipo do sistema IAH primeiro foram identificados padrões de autoria e leitura da escrita convencional (meio impresso), um estudo com base na lingüística aplicada. O papel desses padrões foi avaliado para a construção e apresentação do hipertexto, gerando um novo modelo (esquema) de leitura (e escrita) para o meio virtual. Padrões que funcionam em ambos meios foram preservados, outros foram descartados por não se enquadrarem no novo meio, outros foram adaptados. A partir do novo modelo de autoria e leitura foram construídos hipertextos potenciais (textos virtuais) através de um modelo estático do tipo mapa conceitual e de um modelo dinâmico. No modelo estático, um grafo direto, representa-se o conteúdo (conceitos) e a estrutura (relações) do hipertexto por meio de nós e arcos. Os nós representam os fragmentos de um texto impresso escolhido armazenados em arquivos XHTML, e os arcos, as relações (ligações) entre os fragmentos codificadas em um arquivo RDF/XML. O modelo dinâmico é baseado em UML (Unified Modeling Language) como, por exemplo, diagramas de seqüência e de atividades, que determinam a navegação. Ambos modelos correspondem aos modelos de domínio e de adaptação, de uma forma simplificada. O modelo de usuário consiste em armazenar os caminhos percorridos em uma tabela de Banco de Dados SQL considerando para cada nó de hipertexto os estados aprendido e em aprendizado (no caso do nó atual, ou do último percorrido). Informações como nó pronto e não pronto para ser aprendido dependem do mapa conceitual (grafo) elaborado pelo autor do hipertexto. O sistema foi desenvolvido utilizando servlets Java (J2SDK 1.4.2) e o servidor Web container de servlets/jsp Tomcat (versão ), utilizando a camada Web da arquitetura cliente-servidor, conforme a Figura 3. Do lado do cliente é necessário um navegador que implemente o protocolo HTTP e Folhas de Estilo nível 2. Do lado do servidor estão o Tomcat, o servidor de Banco de Dados MySQL (versão ) e os arquivos RDF/XML e XHTML. Esses podem, opcionalmente, estar remotos como, por exemplo, no cliente ou em outro ponto da rede. FIGURA. 3 ARQUITETURA CLIENTE-SERVIDOR DO SISTEMA IAH A fim de separar o conteúdo da estrutura do texto, cada fragmento de texto foi codificados em um arquivo XHTML, como forma de tornar mais flexível a edição, manutenção e processamento do hipertexto. O modelo de ligações (relações) entre os fragmentos foi descrito em um arquivo RDF/XML, onde metadados são associados a URLs, incluindo os identificadores (rótulos) para os fragmentos que aparecem nos nós do grafo. O tipo de ligação é descrito nos arcos do nó. Os efeitos de adaptação desejados são obtidos utilizando-se os metadados (URLs) através do elemento Relation do padrão Dublin Core, com os atributos qualificadores Is Required By e Has Part para denotar, respectivamente, relações de dependência e apoio/complemento entre os fragmentos (nós) de texto. Para isso, a aplicação processa por meio de um parser SAX [14] no servidor o arquivo RDF/XML e armazena na memória principal, na estrutura de dados grafo (modelo conceitual), as relações entre os fragmentos do hipertexto, entre outros metadados, utilizando o conjunto para processar o hipertexto a partir dos arquivos XHTML. A requisição parte do cliente por meio dos prévios e próximos nas páginas processadas pelos servlets utilizando as técnicas de adaptação descritas na presente proposta. AVALIAÇÃO DO SISTEMA Duas versões de um mesmo texto impresso foram estudadas e organizadas a partir de uma estrutura hipertextual. Na primeira versão o texto foi apenas fragmentando em conceitos, sendo cada conceito um nó do grafo (arquivo XHTML). Na segunda versão procurou-se disponibilizar os fragmentos textuais segundo os parâmetros estruturais 1476

5 sugeridos pelas teorias lingüísticas que prevêem segmentos hipertextuais disponibilizados de forma não linear. Devido à quebra da linearidade foram feitas as seguintes mudanças: eliminação de marcadores de coesão, agrupamento e inserção de informação essencial e remoção de repetições. A leitura da primeira versão do hipertexto é parcialmente seqüencial, semelhante à do texto original (linear) notadamente com relação ao conteúdo. Na segunda versão do hipertexto, representada parcialmente na Figura 4, a estrutura se mostrou mais em formato de rede (não linear), além de conter formatação XHTML e. Nessa versão o texto foi separado em principal (elipses cheias) e secundário/apoio (elipses tracejadas) de forma que o usuário novato e experiente pudessem acessar os conceitos necessários. Para o estudo foram escolhidos três caminhos como sugestão para a leitura do hipertexto. (Eles são acessíveis a partir de FIGURA. 4 GRAFO DE FRAGMENTOS DE HIPERTEXTO E AS RELAÇÕES ENTRE ELES O estudo mostrou que o texto virtual difere do texto convencional, fato ilustrado nas diferenças entre os hipertextos produzidos. O resultado indica também que as técnicas implementadas no sistema podem facilitar, em teoria, a coesão entre os segmentos textuais compensando assim a omissão das marcas lingüísticas coesivas que ocorre na construção do hipertexto. Essa coesão é central para a construção da coerência textual, essa mais diretamente dependente do leitor (seja no meio impresso ou no virtual). CONCLUSÕES E TRABALHOS FUTUROS Os resultados iniciais obtidos foram muito animadores. O sistema mostrou-se rápido e estável no teste local realizado. O uso de RDF, um padrão proposto no contexto da Web Semântica, mostrou-se perfeitamente adequado para os fins desta aplicação. Padrões de autoria e leitura puderam ser identificados e confirmados através do texto exemplo estudado. Entretanto uma avaliação qualitativa e quantitativa da compreensão dos hipertextos oferecidos e do funcionamento do sistema deve ser feita. Deve também ser feito o módulo de autoria de hipertexto. O modelo de usuário pode contemplar outras características específicas do mesmo como, por exemplo, objetivos, conhecimentos prévios específicos e gerais, preferências, experiência anterior, entre outras possíveis, que deverão ser devidamente avaliadas. Isso será possível através da iteração sistema-usuário e de um perfil (profile) cadastrado pelo usuário. REFERÊNCIAS [1] BRUSILOVSKY, P. "Methods and techniques of adaptative hypermedia". Journal of User Modelling and User-Adaptive Interaction, UMUAI6, Vol. 6, No. 2-3, 1996, pp Disponível em: <http://www.contrib.andrew.cmu.edu/~plb/umuai.ps>. Acesso em 31 mar [2] BRUSILOVSKY, P. "Efficient techniques for Adaptative Hypermedia". Lecture Notes in Computer Science, Intelligent hypertext: Advanced techniques for the World Wide Web, Berlin: Springer-Verlag, Vol. 1326, 1997, pp Disponível em: <http://www.contrib.andrew.cmu.edu/~plb/papers/efftech.ps>. Acesso em 31 mar [3] BOYD, C. "A Hypermedia Strategic Management Case - Design, Use, and Student Reaction". Journal of Education for Business, jul./aug. 1997, apud Mann [4]. [4] MANN, M. "Using the Adaptive Navigation Support Technique of Link Hiding in an Educational Hypermedia System: An Experimental Study" f. Tese (Doutorado) - Oklahoma State University, [Oklahoma], maio Disponível em: <http://www.cooltutor.com/mmdiss.pdf>. Acesso em 31 mar [5] KAVCIC, A. et al. "Educational Hypermedia: An Evaluation Study". IEEE Melecon, Cairo, maio 2002, pp Disponível no site do IEEE. Acesso em 6 maio [6] MARCUSCHI, L. A. "Gêneros Textuais Emergentes e Atividades Lingüísticas no Contexto da Tecnologia Digital". Grupo de Estudos Lingüísticos do Estado de São Paulo, USP, maio [7] LÉVY, P. "Cibercultura". Coleção TRANS, Editora 34, [8] HILLMANN, D. "Using Dublin Core". DCMI, Disponível em: <http://www.dublincore.org/documents/usageguide/>. Acesso em 03 jun [9] W3C. "Resource Description Framework (RDF)". W3C, Disponível em: <http://www.w3.org/rdf/>. Acesso em 3 maio [10] W3C. "Extensible Markup Language (XML)". W3C, Disponível em: <http://www.w3.org/xml/>. Acesso em 21 abr [11] W3C. "XHTML 1.0 The Extensible HyperText Markup Language (Second Edition) - A Reformulation of HTML 4 in XML 1.0". W3C, Disponível em: <http://www.w3.org/tr/xhtml1/>. Acesso em 4 abr [12] DE BRA, P. et al. "AHA! The Adaptive Hypermedia Architecture". Proceedings of the ACM Hypertext Conference, Nottingham, UK, ago Disponível em: <http://wwwis.win.tue.nl/~debra/ht03/pp401- debra.pdf>. Acesso em 26 out [13] BRAGA, D. B. "A natureza do hipertexto e suas implicações para a liberdade do leitor e o controle do autor nas interações em ambientes de hipermídia". Revista da Ampoll, No 15, FFLCH/USP, 2003, pp [14] SUN MICROSYSTEMS. "The Simple API for XML (SAX) APIs". The J2EE Tutorial, Sun Microsystems, [s.d.]. Disponível em: <http://java.sun.com/webservices/docs/1.1/tutorial/doc/jaxpintro4.ht ml>. Acesso em 16 jun

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