Uma Extensão da Disciplina de Requisitos do OpenUP/Basic para a Construção de Ontologias Aplicadas à Web Semântica

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1 SEMINÁRIO DE PESQUISA EM ONTOLOGIA NO BRASIL 11 e 12 de Agosto Universidade Federal Fluminense Departamento de Ciência da Informação Niterói Rio de Janeiro Brasil [X] Tema 2 Técnicas e Ferramentas em Ontologias Uma Extensão da Disciplina de Requisitos do OpenUP/Basic para a Construção de Ontologias Aplicadas à Web Semântica An Extension of Discipline Requirements of the OpenUP/Basic for the Construction of Ontologies Applied to Web Semantic Fabrízio B. Farias (Universidade Federal do Pará UFPA, fabrizio.b.f@gmail.com) Renan Cristiano R Rodrigues (Universidade Federal do Pará UFPA, renan.rrcristiano@gmail.com) Marco Antonio Fagundes de Moraes (Centro Universitário do Pará CESUPA, fagundes@cesupa.br) Resumo: Métodos têm sido propostos para permitir a construção de ontologias, como por exemplo, o método LAL (Léxico Ampliado da Linguagem). Todavia, para permitir uma ação repetitiva e previsível é necessário a adoção de um processo de desenvolvimento de software (e.g., OpenUP/Basic Processo Unificado de Código Aberto) englobando o ciclo de vida do software na construção de ontologias. Neste contexto, a abordagem proposta fornece uma extensão do OpenUP/Basic para guiar o desenvolvedor na construção de ontologias específicas para a Web Semântica. Essa extensão foi realizada através da introdução do método LAL na disciplina de requisitos do OpenUP/Basic. Palavras-chave: Web Semântica, Ontologias, Método LAL (Léxico Ampliado da Linguagem), Processo de Software, OpenUp/Basic, Requisitos. Abstract: Methods have been proposed to provide the construction of ontologies, as an example, the method LAL (Lexicon of the Expanded Language). However, to allow a repetitive and predictable action it is necessary the adoption of a software development process (e.g., OpenUP/Basic - Unified Process Open Source) conglobating the software's life cycle to construct ontologies. In this context, the proposed approach provides an extension of OpenUP/Basic to guide the developer in the construction of specifcs ontologies to the Semantic Web. This extension was accomplished through the introduction of the LAL method on the discipline requirements of OpenUP/Basic. Words-Key: Semantic Web, Ontologies, Method LAL (Lexicon of the Expanded Language), Process Software, OpenUp/Basic, Requirements. 1. Introdução A Web Semântica é uma evolução da Web atual, pois fornece a informação estruturada em contextos, atribuindo um significado específico e regras de inferência para a representação efetiva do conhecimento [Breitman 2005]. Para tanto, o W3C (World Wide Web Consortium) projetou a Web Semântica seguindo uma arquitetura em camadas, dentre as quais, a camada de Ontologias vem recebendo maior destaque, pois descreve regras para a representação explícita da semântica dos dados da informação. Neste contexto, alguns métodos têm sido propostos para permitir a construção de ontologias, como por exemplo, os métodos CyC (encyclopaedia), TOVE (Toronto Enterprise Virtual) e o LAL (Léxico Ampliado da Linguagem). Este último desenvolvido pelo grupo de Engenharia de Requisitos da PUC-Rio [Breitman 2005].

2 Por outro lado, métodos são partes do processo de desenvolvimento, não definindo as responsabilidades e comportamento dos envolvidos. Outrossim, torna-se necessária a definição de um processo de desenvolvimento que englobe métodos específicos para construção de ontologias, a fim de tornar o sucesso de um projeto repetitivo e previsível. Adicionalmente, cabe destacar que a Web mudou o foco de desenvolvimento do o que (artefatos) para quando (time-to-market), o que favorece a adoção de uma abordagem ágil [Pressman 2006]. Neste ponto, destaca-se que o processo OpenUP/Basic tem recebido crescente atenção por parte dos profissionais da área, pois combina as práticas do XP (extreme Programming) com rigor formal de documentação do RUP (Rational Unified Process). Inserido neste cenário, a abordagem apresentada neste artigo tem o objetivo principal de fornecer uma extensão da disciplina de requisitos do OpenUP/Basic. Em virtude de que, além desse processo unificado possuir como uma de suas características a extensão, o método LAL foi adaptado conforme as exigências da disciplina de requisitos. Bem como, ajudam os analistas a compreenderem melhor o problema em questão. Essa extensão foi realizada através da introdução do método LAL no OpenUP/Basic, o que resultou na definição de artefatos e atividades específicos para definição e construção de ontologias aplicadas à Web Semântica. 2. Termos e Definições O OpenUP/Basic é uma versão mais simples do Processo Unificado constituída de artefatos, papéis, tarefas, disciplinas e fluxos de trabalhos [Krol and MacIssac 2006]. As interações do OpenUP/Basic estão distribuídas dinamicamente em quatro fases presentes em seu ciclo de vida, conforme (ver Figura 1). Figura 1. Fases do ciclo de vida do OpenUP/Basic A disciplina de requisitos permite aos engenheiros de softwares compreenderem melhor acerca do problema a ser resolvido. Para tanto, deve-se analisar a fase de concepção (inception), onde os interessados (stakeholders) determinarão o escopo e os objetivos do software a ser desenvolvido. À medida que os stakeholders definem o problema, ocorrem as negociações (trade-off) para definição de prioridades. Por fim, o

3 problema é especificado, depois revisado ou validado, visando o consenso entre os engenheiros e os outros interessados [Pressman 2006]. Em seguida, as fases de elaboração, construção e transição se preocuparão em definir a arquitetura e os riscos do projeto; o detalhamento dos requisitos, a implementação, e os testes do produto gerado; e, a entrega do software para o cliente, respectivamente. Em relação ao método LAL, o mesmo fundamenta-se na idéia de que fenômenos e objetos observáveis no Universo da Informação (UdI) têm sua semântica definida no próprio UdI [Breitman 2005]. O conceito do LAL está dividido em três fases: Fase I (Construção do Léxico), Fase II (Mapeamento Léxico - Ontologia) e Fase III (Construção da Hierarquia de Classes). As fases do LAL foram adicionadas como tarefas no fluxo de atividade Identify and Refine Requirements da fase Inception (ver Figura 2) da disciplina de requisitos do OpenUP/Basic, preservando os conceitos chave do processo unificado utilizado. Figura 2. Fluxo de Atividades da Fase Inception 3. A Extensão da Disciplina de Requisitos do OpenUP/Basic O OpenUP/Basic é um processo de desenvolvimento iterativo, com seu ciclo de desenvolvimento dividido em quatro fases [Krol and MacIssac 2006]. Após análise dos fluxos de trabalho deste processo, observou-se que ele não incorporava guias de trabalho específicos para construção de ontologias para a Web Semântica. A disciplina de Requisitos do OpenUP/Basic foi estendida na fase de concepção (inception) para analisar, especificar, validar e gerenciar os requisitos para a ontologia a ser desenvolvida (ver Tabela 1). Disciplina Tarefas Requisitos - Definir Visão* - Detalhar Requisitos* - Encontrar e Definir Requisitos* - Construir Léxico* - Mapear Elementos* - Formar Hierarquia de Classes* Obs: (*) Tarefas adicionadas na disciplina de requisitos do OpenUP/Basic com base nas fases do método LAL (*) - Tarefas Originais do OpenUP/Basic Tabela 1. Disciplina de Requisitos do OpenUP/Basic estendida

4 A incorporação do método LAL no OpenUP/Basic, originou um novo fluxo de atividades proposto para construir ontologias. Este fluxo integra as fases do método LAL nas seguintes tarefas da disciplina de Requisitos (ver Figura 3): Construir Léxico, Mapear Elementos e Formar Hierarquia de Classes. A execução dessas tarefas gera artefatos que documentam formalmente a construção da ontologia. Figura 3. Fluxo da atividade Indetify and Requirements original do OpenUP/Basic e a extensão proposta. A tarefa Construir Léxico contém informações que define o início da fase de construção da ontologia. Os artefatos Visão, Glossário e Lista Itens de Trabalho são artefatos de entrada dessa tarefa formulados pelo analista com base em templates. Os artefatos Visão e Lista Itens de Trabalho da tarefa Construir Léxico, também serão utilizados nas tarefas Mapear Elementos e Formar Hierarquias de Classes, juntamente com artefatos próprios. Após a realização da Tarefa Mapear Hierarquia de Classes, o produto final produzido será a ontologia aplicada a Web Semântica. 4. Benefícios A contribuição deste artigo, basicamente, é de enriquecer a construção de ontologias, através da junção de um método existente (LAL) com um processo de desenvolvimento ágil e rico na documentação de artefatos. Ao contrário de alguns métodos de construção de ontologias que não se baseiam em um processo unificado, como o método CyC e o próprio método LAL analisado, pode-se destacar como uma vantagem neste trabalho, a abordagem dos requisitos para se construir a ontologia baseada em um processo unificado ágil, através de tarefas específicas para a equipe de projeto no desenvolvimento do produto (ontologia), proporcionando estabilidade, controle e organização. 5. Trabalhos Relacionados As ontologias são eficazes para descrever explicitamente conceitos de uma área de conhecimento em particular, contribuindo também, na fundamentação da camada de

5 ontologia na arquitetura da Web Semântica. De acordo com esta idéia, há diversas metodologias e métodos para a construção de ontologias como: KACTUS, Cyc, TOVE e o KUP (Knowledge Unified Process). Este último define o desenvolvimento de ontologias a partir de algumas metodologias existentes [Brauner e Brandão 2003]. Ao contrário do KUP, por exemplo, este trabalho procurou mostrar a vantagem de se construir uma ontologia com base em um processo unificado, de modo a facilitar o entendimento dos requisitos do software na fase de concepção, impedindo uma má compreensão dos mesmos. 6. Conclusão e Trabalhos Futuros Processos de software atualmente adotados (e.g., OpenUP/Basic), ainda não introduzem métodos específicos para construção de ontologias. Por esta razão, optou-se pela realização da extensão do OpenUP/Basic através da inclusão das fases do método LAL para a construção de ontologias na disciplina de requisitos do processo. Uma vez que é nessa etapa que a informação é contextualizada, estabelecendo conceitos, entidades, relacionamentos, funções, dados e processos, ou seja, a identificação do conjunto de informações importantes para a compreensão das necessidades do problema. Uma compreensão dos requisitos imprecisa e ambígua pode resultar em um produto de baixa qualidade, provocando uma insatisfação do cliente. Sendo assim, este artigo mostrou uma extensão da disciplina de requisitos de um processo unificado ágil e extensível de modo a incluir um conjunto de tarefas que levam ao entendimento do problema (construir ontologia) antes de tentar resolvê-lo efetivamente. Vale ressaltar, que a extensão proposta envolveu somente a disciplina de requisitos, sendo assim pode-se apontar como uma possível direção para trabalhos futuros, a construção de um processo ágil completo que envolva as etapas (requisitosarquitetura-código) para guiar os desenvolvedores Web na construção de produtos para a Web Semântica. Referências Breitman, K. K. (2005) Web Semântica A Internet do Futuro. Editora LTC. Pressman, R. S. (2006) Engenharia de Software. 6. Ed. Krol, P. MacIssac, Bruce, Roger S. (2006) Agility and Discipline Made Easy: Practices from OpenUP and RUP Brauner, D., Brandão, A., Cunha, L. and Lucena, C. (2003) Um Estudo de Caso para Avaliação do Knowledge Unified Process (KUP) para o Desenvolvimento de Ontologias. Disponível em ftp://ftp.inf.puc-rio.br/pub/docs/techreports/03_50_brauner.pdf. Acessado em 18 de Setembro de Farias, F. and Rodrigues, R. (2007) Uma Extensão da Disciplina de Requisitos do OpenUP/Basic para a Construção de Ontologias para a Web Semântica. Trabalho de Conclusão de Curso.