Ontologias: Definições e Tipos

Transcrição

1 Ontologias: Definições e Tipos Ricardo de Almeida Falbo Engenharia de Ontologias Departamento de Informática Universidade Federal do Espírito Santo

2 Agenda O que é uma ontologia Tipos de Ontologias

3 Ontologia Origem: Filosofia Ont- + logia = estudo da existência Estudo dos tipos de coisas que existem Ontologia Formal: estruturas ontológicas formais (de forma) Teorias de partes e todos, tipos e instanciação, identidade, dependência, etc. O desdobramento de Ontologia Formal como uma disciplina da Filosofia tem por objetivo desenvolver um sistema geral de categorias, que pode ser usado no desenvolvimento de teorias científicas e teorias da realidade específicas de domínio, de senso comum.

4 Ontologia Ontologia Aplicada: Teorias ontológicas formais desenvolvidas e aplicadas na solução de problemas nos campos da Ciência da Computação, Ciência da Informação e, em especial, Modelagem Conceitual. ontologias em Ciência da Computação: Inteligência Artificial, Engenharia de Software, Bancos de Dados, Web Semântica Um artefato, constituído de conceitos e relações, suas definições e um conjunto de axiomas formalizados, usados para criar novas relações e para restringir as suas interpretações.

5 O que é uma ontologia? Uma ontologia é uma descrição parcial e explícita de uma conceituação compartilhada. Uma conceituação, por sua vez, corresponde ao conjunto de conceitos e relações usados para interligar abstrações de entidades de um dado universo de discurso. Uma ontologia é uma especificação conceitual que descreve o conhecimento sobre um universo de discurso. Ela define um vocabulário específico usado para descrever uma certa realidade e um conjunto de decisões explícitas para estabelecer precisamente o significado pretendido desse vocabulário.

6 O Cavalo Canadense é um herbívoro que come folhas de Plátano

7 come Vegetal herbívoro Árvore É- um Plátano Cavalo É-parte-de Folha Cavalo Canadense

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10 O que nós vemos... 29/07/ h55 - Atualizado em 29/07/ h11 TCU aponta irregularidades em mais de 142 mil contratos do governo Os contratos representam R$ 104 bilhões, segundo Benjamin Zymler. Ministério do Planejamento disse que começou a corrigir as falhas. Do G1, com informações do Jornal Nacional Uma auditoria do Tribunal de Contas da União (TCU) indicou as principais irregularidades nos contratos da administração federal. O relatório apontou falhas graves nos mecanismos internos do governo para impedir fraudes em licitações. "A auditoria fez um pente fino em mais de 142 mil contratos, que representam R$ 104 bilhões", disse o presidente do TCU, Benjamin Zymler. O Ministério do Planejamento informou que já começou a adotar medidas para corrigir as falhas apontadas pelo TCU. Os auditores fiscalizaram as informações sobre compras e fornecedores do governo, registrados nos sistemas de contratações usados pelo governo. A fiscalização descobriu a contratação de empresas inidôneas - punidas por irregularidades -, o que é vetado; e notas para pagamentos a empresas que não participaram da licitação. Por causa disso, por exemplo, dez viaturas de transportes especializado que custariam até R$ milhões saíram por mais de R$ 16 milhões.

11 O que o computador vê WWW2002 The eleventh international world wide web conference Sheraton waikiki hotel Honolulu, hawaii, USA 7-11 may location 5 days learn interact Registered participants coming from australia, canada, chile denmark, france, germany, ghana, hong kong, india, ireland, italy, japan, malta, new zealand, the netherlands, norway, singapore, switzerland, the united kingdom, the united states, vietnam, zaire Register now On the 7 th May Honolulu will provide the backdrop of the eleventh international world wide web conference. This prestigious event Speakers confirmed Tim berners-lee

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15 Funcionário Governamental lotado em Dirigente Governamental dirigido por Orgão Governamental constituído por

16 Inferências constituído por Órgão A Órgão B constituído por Se constituído por (A,B) E constituído por (B,C) então constituído por (A,C) constituído por Órgão C

17 Funcionário Governamental lotado em Dirigente Governamental dirigido por Orgão Governamental constituído por

18 Funcionário Governamental lotado em Dirigente Governamental dirigido por Orgão Governamental constituído por

19 Funcionário Governamental lotado em dirigido por Político Dirigente Governamental Orgão Governamental constituído por Ministro dirigido por Ministério

20 Funcionário Governamental lotado em dirigido por Político Dirigente Governamental Orgão Governamental constituído por Ministro dirigido por Ministério

21 Funcionário Governamental lotado em dirigido por Político Dirigente Governamental Orgão Governamental constituído por Ministro dirigido por Ministério

22 Pessoa Funcionário Governamental lotado em casado-com dirigido por Político Dirigente Governamental Orgão Governamental constituído por Ministro dirigido por Ministério

23 Pessoas Pessoa Funcionário Governamental lotado em casado-com dirigido por Político Dirigente Governamental Orgão Governamental constituído por Ministro dirigido por Ministério Administração Governamental

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27 Interoperabilidade Semântica: Estamos todos falando da mesma coisa?

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29 Modelos Válidos segundo um Modelo M1 Abstrações admissíveis de acordo com a conceituação C

30 Modelos Válidos segundo Modelo M2 Abstrações admissíveis de acordo com a conceituação C

31 Modelos Válidos segundo Modelo M3 Abstrações admissíveis de acordo com a conceituação C

32 Estado de coisas passíveis de representação pelo Modelo M1 Estado de coisas passíveis de representação pelo Modelo M2 Estado de coisas admissível de acordo com a conceituação subjacente a M1 Estado de coisas admissível de acordo com a conceituação subjacente a M2 FALSO ACORDO!

33 O que é uma ontologia? Gruber (1993): especificação explícita de uma conceituação ( explicit specification of a conceptualization ). Borst (1997): especificação formal de uma conceituação compartilhada ( formal specification of a shared conceptualization ). Studer et al. (1998): especificação explícita e formal de uma conceituação compartilhada ( a formal, explicit specification of a shared conceptualization ).

34 O que é uma ontologia? Conceituação Especificação formal e explícita Compartilhada

35 O que é uma ontologia? Conceituação: os objetos, conceitos e outras entidades que assume-se existir em alguma área de interesse e as relações que existem entre eles. Uma conceituação é uma visão do mundo abstrata e simplificada, que desejamos representar para algum propósito (Genesereth and Nilsson). Especificação formal e explícita Compartilhada

36 O que é uma ontologia? Conceituação Especificação formal e explícita Necessidade de uma linguagem para se referir aos elementos de uma conceituação Compartilhada

37 O que é uma ontologia? Conceituação Especificação formal e explícita Compartilhada: uma ontologia somente será útil se houver uma comunidade que se compromete (que compartilha) com a conceituação a ela subjacente.

38 Tipos de Ontologias Quanto ao grau de generalidade Ontologia de Fundamentação Ontologia Formal Conceitos muito gerais que se aplicam às Ontologia de Domínio Ontologia de Tarefa diversas áreas de conhecimento (objeto, evento, ação, tempo etc.) Ontologia de Aplicação

39 Ontologia de Fundamentação Dá-se o nome de ontologia de fundamentação (foundational ontology) ao produto da disciplina Ontologia Formal Uma ontologia de fundamentação é um arcabouço formal de conceitos de mundo real genéricos (i.e., independentes de domínio) que pode ser usado para se falar sobre domínios materiais.

40 Exemplo: Ontologia de Fundamentação Unificada Unified Foundational Ontology (UFO) (Guizzardi, 2005) (Guizzardi et al., 2008) Desenvolvida baseada em um número de teorias das áreas de Ontologia Formal, Lógica Filosófica, Filosofia da Linguagem, Linguística e Psicologia Cognitiva.

41 Unified Foundational Ontology (UFO) UFO-C (Aspectos Sociais) (Agentes, estados intencionais, objetivos, ações, normas, compromissos e reivindicações sociais, relações de dependência social etc.) UFO-A (Aspectos Estruturais) (Objetos, seus tipos, partes e todos, papéis que desempenham, suas propriedades intrínsecas e relacionais espaços de valores de propriedades etc.) UFO-B (Aspectos Dinâmicos) (Eventos e suas partes, relações entre eventos, participação de objetos em eventos, propriedades temporais de entidades, tempo, etc.)

42 Fragmento de UFO-A

43 Fragmento de UFO-B

44 Fragmento de UFO-C

45 Tipos de Ontologias Quanto ao grau de generalidade Ontologia de Fundamentação Ontologia de Domínio Ontologia de Tarefa Conceitos, relações e restrições relativos a um domínio de conhecimento específico, p.ex., direito, medicina, engenharia de software, etc. Ontologia de Aplicação

46 Ontologia de Processo de Software

47 Ontologia de Artefato de Software

48 Ontologia de Teste de Software

49 Tipos de Ontologias Quanto ao grau de generalidade Ontologia de Fundamentação Ontologia de Domínio Ontologia de Tarefa Ontologia de Aplicação Conceitos, relações, restrições e ações relacionados a uma tarefa específica, p.ex., venda, locação, designação etc.

50 Ontologia da Tarefa de Gerência de Configuração

51 Ontologia da Tarefa de Gerência de Configuração

52 Tipos de Ontologias Quanto ao grau de generalidade Ontologia de Fundamentação Ontologia de Domínio Ontologia de Tarefa Ontologia de Aplicação Contém as definições necessárias para modelar o conhecimento requerido por uma classe de aplicações particulares.

53 Ontologia de Aplicação Uma ontologia para uma classe de aplicações de gerência de configuração de software poderia ser construída baseada na ontologia de domínio de artefatos de software e na ontologia de tarefa de gerência de configuração.

54 Tipos de Ontologias: quanto ao grau de generalidade UFO DOLCE Ontologia de Teste de Software mais geral mais específica Ontologias de Fundamentação Ontologias de Domínio Ontologias de Aplicação UFO-A, B e C estão no mesmo nível de generalidade?

55 Tipos de Ontologias: quanto ao grau de generalidade UFO-A/B DOLCE UFO-C Ontologia de Teste de Software mais geral mais específica Ontologias de Fundamentação Ontologias de Domínio Ontologias de Aplicação Como classificar as Ontologia de Processo / Artefato de Software?

56 Tipos de Ontologias: quanto ao grau de generalidade UFO-A/B DOLCE UFO-C Ontologia de Processo / Artefato de Software Ontologia de Teste de Software mais geral mais específica Ontologias de Fundamentação Ontologias de Domínio Ontologias de Aplicação

57 Ontologia de Medição

58 Tipos de Ontologias: quanto ao grau de generalidade UFO-A/B DOLCE UFO-C Ontologia de Processo de Software Ontologia de Teste de Software mais geral mais específica Ontologias de Fundamentação Core Ontologies Ontologias de Domínio Ontologias de Aplicação

59 Tipos de Ontologias Ontologia de Referência: visa prover uma descrição clara e precisa dos elementos de um domínio para os propósitos de comunicação, aprendizado e resolução de problemas. É usada para apoiar humanos em tarefas de negociação de significado e estabelecimento de consenso. Ontologia Operacional: versão implementada de uma ontologia de referência em uma linguagem passível de processamento por máquinas. Ontologias operacionais não enfocam a adequação da representação. Elas são projetadas para garantir propriedades computacionais desejáveis.

60 Visão de Engenharia de Software Modelagem Conceitual Implementação 1 Implementação 2 Implementação 3

61 Visão de Engenharia de Software Modelagem Conceitual DESIGN Implementação 1 Implementação 2 Implementação 3

62 Visão de Engenharia de Software tansportada para a Engenharia de Ontologias Ontology Conceptual Modeling Reference Ontology Ontology Design DL-like Design Frame-based Design Ontology Implementation Operational Ontology 1 (coded in OWL-DL) Operational Ontology 2 (coded in Alloy) Operational Ontology 3 (coded in F-Logic)

63 Tipos de Ontologias Ontologias Pesadas (heavyweight ontologies): ontologias fortemente axiomatizadas, procurando definir precisamente o significado das entidades. Ontologias Leves (lightweight ontologies): ontologias não axiomatizadas e, portanto, sem definição precisa do significado das entidades.