Uma Ontologia Genérica para a Análise de Domínio e Usuário na Engenharia de Domínio Multiagente

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1 Uma Ontologia Genérica para a Análise de Domínio e Usuário na Engenharia de Domínio Multiagente Carla Gomes de Faria1, Ismênia Ribeiro de Oliveira1, Rosario Girardi1 1Universidade Federal do Maranhão (UFMA) Av. dos Portugueses, s/n, Campus do Bacanga São Luís MA Brasil Abstract. This article proposes ONTODUM, a generic ontology for Domain and User Analysis in Multi-agent Domain Engineering. The modelling of ONTODUM - the ontology used in GRAMO to guide the process of construction of a domain and user model - is also described. Resumo. Este artigo apresenta ONTODUM, uma ontologia genérica para a Análise de Domínio e de Usuário na Engenharia de Domínio Multiagente. A modelagem da ONTODUM, ontologia usada na técnica GRAMO para guiar o processo de construção de modelos de domínio e de usuário, é também descrita. 1. Introdução Duas abordagens complementares caracterizam o reuso de software: a Engenharia de Domínio Multiagente ou desenvolvimento PARA o reuso e a Engenharia de Aplicações ou desenvolvimento COM reuso. A Engenharia de Domínio Multiagente busca a construção de abstrações de software reutilizáveis, que serão usados na criação de aplicações específicas da Engenharia de Aplicações [GIRARDI e FARIA 2003]. As atividades da Engenharia de Domínio Multiagente são a análise, o projeto e a implementação do domínio, tendo como produtos, respectivamente, modelos de domínio e de usuário, padrões de projeto global e detalhado, frameworks multiagente e agentes de software. Um modelo de domínio é uma abstração dependente de um domínio de aplicação particular, especificado em um alto nível de abstração, que representa a formulação de um problema, conhecimento ou atividade do mundo real. Um modelo de usuário especifica características, necessidades, preferências e objetivos dos usuários finais [GIRARDI 2002]. As ontologias são estruturas de representação de conhecimento adequadas para serem utilizadas na representação de modelos de domínio e modelos de usuário, devido a características como, notação formal, que providencia uma terminologia clara e não ambígua; flexibilidade, que permite posteriores extensões; e a adaptabilidade em diferentes níveis de generalidade/especificidade, facilitando a reutilização [GIRARDI e FARIA 2003]. Neste artigo é proposta a ONTODUM, uma ontologia genérica para a Análise de Domínio e Usuários na Engenharia de Domínio Multiagente. A ONTODUM é uma extensão da ONTODM [FARIA e GIRARDI 2003a], uma ontologia genérica para a construção de modelos de domínio. É também proposta a GRAMO [FARIA e GIRARDI 2003a] [FARIA e GIRARDI 2003c], uma técnica baseada em ontologias para a Análise de

2 Domínio e Usuários na Engenharia de Domínio Multiagente. A GRAMO é baseada na ONTODUM e tem como produtos modelos de domínio e de usuário. O artigo está organizado da seguinte forma. A seção 2 apresenta a ONTODUM, o conhecimento representado e o seu processo de construção. A seção 3 descreve a técnica GRAMO. A seção 4 apresenta como estudo de caso da aplicação da ONTODUM e da GRAMO a especificação de um modelo de usuário para o acesso à informação jurídica. 2. ONTODUM: Uma Ontologia Genérica para a Análise de Domínio e Usuário na Engenharia de Domínio Multiagente A ONTODUM é uma extensão da ONTODM, porém com suporte também a modelagem de usuários, além da modelagem de domínio. A ONTODUM representa o conhecimento de métodos da análise de requisitos, da análise do domínio e da modelagem de usuários e guia a captura e especificação do conhecimento dos conceitos do domínio, das tarefas a serem realizadas no domínio e dos perfis dos usuários que atuam no domínio. A Figura 1 ilustra o processo de construção da ONTODUM, que foi inspirado em métodos propostos para a construção de ontologias [FARIA e GIRARDI 2003b] [FRIDMAN e MCGUINNESS 2001]. O processo consiste na extensão das duas fases: a definição e o projeto da ontologia. Na fase de definição é utilizado o conhecimento de técnicas para a modelagem de usuários para gerar uma rede semântica com a representação desses conceitos. Na fase do projeto, a ONTODUM (Figura 3) é criada através do mapeamento da rede semântica a ONTODM. Figura 1. Processo de construção da ONTODUM 2.1. Conhecimento das Técnicas de Modelagem de Usuários O modelo de usuário é uma fonte de conhecimento que contém informações, explicitamente ou implicitamente adquiridas, de todos os aspectos relevantes ao usuário para serem utilizados no processo de adaptação de uma aplicação de software. O objetivo da modelagem de usuários é identificar quem são os usuários e caracterizá-los, isto é, especificar quais funções exercem, quais capacidades possuem, quais seus interesses e preferências, possibilitando, através da modelagem, representar essas características em modelos de usuários ou grupos de usuários com o fim de facilitar e melhorar a interação com o sistema, por exemplo, através da adaptação das interfaces. As técnicas de modelagem de usuários propostas [KOBSA 1999] [PALAZZO 2003], geralmente, indicam como fazer a aquisição e a representação de informações sobre os usuários. As técnicas de aquisição são classificadas em implícitas e explícitas. As implícitas são baseadas nas técnicas de aprendizagem onde os usuários não têm participação direta na aquisição das informações. As explícitas, em que o usuário tem participação direta, utilizam questionários para definir estereótipos usados na classificação dos usuários. A modelagem

3 de usuário pode ser feita utilizando uma ou as duas técnicas de aquisição. As informações coletadas são representadas em um produto modelo de usuário Definição da Ontologia Nesta fase, o conhecimento de técnicas da modelagem de usuários é representado em uma rede semântica. A Figura 2 mostra a rede semântica representando o conhecimento de técnicas da modelagem de usuários relacionados aos conceitos da modelagem, seus relacionamentos, atributos (informação pessoal, objetivo, conceito do domínio, preferência, entidade externa, estereótipo, questionário, técnicas de aprendizagem e técnicas de aquisição), às tarefas da modelagem e os produtos gerados. Figura 2. Rede Semântica dos Conceitos, das Tarefas e Produtos da Modelagem da ONTODUM A informação pessoal tem endereço, idade, sexo, ocupação, língua nativa e educação. O objetivo é classificado em objetivo do usuário. O conceito do domínio é classificado em categoria e habilidade. A habilidade é classificada em habilidade cognitiva e habilidade física. A preferência tem categoria. A entidade externa tem preferência, habilidade, objetivo do usuário e informação pessoal. As técnicas de aquisição são classificadas em implícitas e explícitas. A técnica de aquisição implícita é baseada nas técnicas de aprendizagem. A técnica de aquisição explícita utiliza questionário para definir o estereótipo. O estereótipo classifica a entidade externa. A modelagem de usuários constrói o modelo de usuário representando a entidade externa, as preferências, as habilidades, os objetivos do usuário e a informação pessoal. O modelo de usuário é o produto gerado Projeto da Ontologia Na fase do projeto da ontologia, os conceitos e relacionamentos da rede semântica são mapeados à ONTODUM, através da extensão da ONTODM. Os nós são mapeados para meta-classes. Os nós relacionados por um link do tipo a kind of são mapeados em uma

4 hierarquia de subclasses e superclasses. Outros links são mapeados para slots das correspondentes meta-classes. Cada slot é associado com facetas apropriadas, como por exemplo, tipo e cardinalidade. Na Figura 3 é mostrada a meta-classe preferência da ONTODUM. Figura 3. Hierarquia de meta-classes da ONTODUM e a meta-classe preferência 3. GRAMO - Uma Técnica baseada em Ontologias para a Análise de Domínio e de Usuário na Engenharia de Domínio Multiagente A técnica GRAMO (Figura 4) define as atividades a serem realizadas na construção de modelos de domínio e de usuário. A construção de modelos de domínio é feita através da instanciação da meta-classe Domain Modelling da ONTODUM juntamente com o conhecimento de um dado domínio de problema e então é criado o modelo de domínio. A construção de modelos de usuário é feita através da instanciação da meta-classe User Modelling da ONTODUM juntamente com o conhecimento do usuário, e então é criado o modelo de usuário. A criação da classe Domain Model ocorre pela instanciação da meta-classe Domain Modelling durante a construção do modelo de domínio (Figura 5). A atividade de modelagem de domínio é decomposta nas subtarefas modelagem de conceitos, modelagem de objetivos, modelagem de papéis e modelagem de interações, que geram os produtos modelo de conceitos, modelo de objetivo, modelo de papel e modelo de interações. Figura 4. Os insumos e os produtos da GRAMO

5 Figura 5. Meta-classe Domain Modelling Na modelagem de conceitos, são criadas instâncias dos conceitos do domínio. Em seguida, são criadas instâncias dos relacionamentos existentes entre esses conceitos do domínio. Os conceitos e os relacionamentos são identificados através de uma análise das fontes de informação relevantes no domínio, como: livros, revistas, artigos, relatórios e os especialistas no domínio; e das aplicações existentes no referido domínio é coletado o que existe em comum nessas aplicações. Na modelagem de objetivos, são criadas instâncias dos objetivos gerais e específicos. Em seguida, os objetivos específicos são vinculados ao objetivo geral. Por último, são criadas instâncias das responsabilidades e vinculadas aos objetivos específicos correspondentes. O objetivo geral é identificado através do problema que o sistema se propõe a resolver. Os objetivos específicos são identificados através do refinamento ou especialização do objetivo geral. As responsabilidades são identificadas a partir dos objetivos específicos, ou seja, as responsabilidades levam ao cumprimento dos objetivos específicos. Na modelagem de papéis, são construídos modelos de papel para cada papel, onde são criadas instâncias do papel. Em seguida, são adicionadas responsabilidades e vinculadas ao papel. São criadas instâncias das atividades e vinculadas às responsabilidades. São adicionados os conceitos do domínio e vinculadas às atividades. Por último, são criadas instâncias dos recursos e vinculados às atividades. As atividades são identificadas a partir das responsabilidades, ou seja, uma responsabilidade é exercida através de um conjunto de atividades. As atividades manipulam conceitos do domínio. Os recursos são identificados baseados nas atividades, isto é, os recursos são requeridos pelas atividades. Na modelagem de interações, são construídos modelos de interações para cada objetivo do modelo de objetivo. Eles representam as interações envolvidas no alcance dos objetivos, onde são criadas instâncias das entidades externas. Em seguida, são adicionados os papéis. Por último, são criadas as interações entre os papéis e entidades externas. As interações e as entidades externas são identificadas baseada nas atividades que os papéis realizam.

6 A construção do modelo de usuário (Figura 6) é feita através da instanciação da meta-classe User Modelling que criará a classe User Model, contendo informações do usuário. A metaclasse User Modelling usa a meta-classe Acquisition Tecniques, que possui duas subclasses: Implicit Acquisition e Explicit Acquisition. A modelagem de usuários pode ser feita utilizando uma ou as duas técnicas e gera o produto modelo de usuário. Figura 6. Meta-calsse User Modelling No uso da técnica explícita, primeiramente, é aplicado um questionário para colher informações do usuário. Em seguida, o usuário é inserido em um estereótipo, que classifica a entidade externa usuário. No uso da técnica implícita, os dados dos usuários são colhidos automaticamente, sem a participação direta do mesmo, por exemplo, utilizando técnicas de aprendizagem de máquina. Após o recolhimento das informações dos usuários, são criadas instâncias da informação pessoal, da habilidade cognitiva, da habilidade física, da preferência, do objetivo do usuário e entidade externa, sendo que a criação dessas instâncias irá depender do tipo de aplicação a ser desenvolvida. 4. Estudo de Caso: Especificação de um Modelo de Usuário para o Acesso à Informação Jurídica O acesso à informação visa prover mecanismos para que seja possível localizar e recuperar informações relevantes aos usuários da forma mais eficiente possível. O modelo de usuário para o acesso à informação jurídica contém informações sobre os usuários que são essenciais para que o sistema recupere informações relevantes, de acordo com as necessidades dos diferentes usuários ou grupo de usuários. A representação do conhecimento sobre o usuário que acessa informação jurídica, através do uso de ontologias, é feita utilizando a técnica GRAMO cujo principal objetivo é disponibilizar esse conhecimento através de uma representação formal para que seja possível o seu reuso no desenvolvimento de aplicações nessa área.

7 4.1. Aplicação da Técnica GRAMO Foram criados três modelos de usuário para o acesso à informação jurídica [JESUS 1999]: advogado criminalista, advogado cível e o advogado trabalhista. Foi usada a aquisição explícita, onde primeiramente é aplicado um questionário para colher informações do usuário. Após o recolhimento das informações, o usuário é inserido em um estereótipo: criminal, cível e trabalhista, que classifica a entidade externa advogado em: advogado criminalista, advogado cível e advogado trabalhista. São criadas instâncias da habilidade cognitiva: expressão oral, expressão escrita, discernimento para interpretar as normas, prudência para apreciar os fatos e capacidade de argumentação; da preferência: conhecimento legal trabalhista, conhecimento legal cível, conhecimento constitucional e conhecimento legal criminal; do objetivo do usuário: manter seu conhecimento legal atualizado; e entidade externa: advogado criminalista, advogado cível e advogado trabalhista. Na Figura 7 está representado o modelo de usuário advogado criminalista para o acesso à informação na área jurídica. Figura 7. Modelo de Usuário do Advogado Criminalista da Área Jurídica 5. Conclusão Este artigo apresenta uma ontologia genérica para a Análise de Domínio e Usuário da Engenharia de Domínio Multiagente, a ONTODUM, que guia o processo de construção de modelos de domínio e de usuários. A ONTODUM foi usada na elaboração de uma técnica baseada em ontologias para a construção de modelos de domínio e de usuário, a GRAMO. A GRAMO está sendo validada através da construção de modelos de domínio e modelos de usuário nas áreas do acesso à informação jurídica e turística. Na ONTODUM, os modelos de domínio e os modelos de usuário construídos estão sendo usados na elaboração de uma técnica baseada em padrões e ontologias para a construção de frameworks multiagentes.

8 O objetivo final é a construção de uma metodologia para a Engenharia de Domínio Multiagente, que aborde todas as fases de desenvolvimento de aplicações de software baseada em agentes. Referências Faria, Carla, Girardi, Rosario. (2003) GRAMO: Uma Técnica para a Construção de Modelos de Domínio Reutilizáveis no Desenvolvimento de Sistemas Multiagente, XII Seminário de Computação (SEMINCO 2003), Centro de Convenções, Willy Sievert, PROEB, Blumenau, Santa Catarina, Brasil. Agosto. Faria, Carla, Girardi, Rosario. (2003) Especificação de uma Ontologia Genérica para a Análise de Requisitos da Engenharia de Aplicações Multiagente, Terceiro Congresso Brasileiro de Computação (CBComp 2003), UNIVALI, Itajaí, SC, Brasil. Agosto. A ser publicado. Faria, Carla, Girardi, Rosario. (2003) Uma Técnica baseada em Ontologias para a Modelagem de Domínios na Engenharia de Domínio Multiagente, XXIX Conferencia Latinoamericana de Informática (CLEI 2003). La Paz, Bolívia. 29 de setembro de A ser publicado. Fridman, N., Mcguinness, D. (2001) Ontology Development 101: A Guide to Creating Your First Ontology, Knowledge Systems Laboratory, March. Girardi, Rosario, Faria, Carla. (2003) A Generic Ontology for the Specification of Domain Models, Proceedings of 1st International Workshop on Component Engineering Methodology (WCEM'03) at Second International Conference on Generative Programming and Component Engineering. Erfurt, Germany. 25 de setembro de 2003.submitted paper. Girardi, Rosario. (2002) Reuse in Agent-based Application Development, In: Proceedings of 1º International Workshop on Software Engineering for Large-Scale Multi-Agent Systems (SELMAS'2002), ICSE 2002, May. Jesus, D. (1999) Direito Penal: parte geral. São Paulo, Editora Saraiva. Kobsa, Alfred. (1999) Personalised hypermedia presentation techniques for improving online customer relationships. GMD Report 66. Palazzo, Luiz Antônio. (2003) Sistemas de Hipermídia Adaptativa. Fevereiro.

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