Ontologies are a basic building block of the Semantic Web. An ontology presents a common vocabulary of a certain domain, defining precisely the meaning and relationships between its terms. As a consequence, a great number of researchers are working in method and techniques to build ontologies through automatic or semi-automatic processes, which perform knowledge acquisition from texts, dictionaries and structured and semi-structured knowledge bases. On the other hand, reverse engineering, when applied to software engineering, uses a collection of theories, methodologies and techniques to support information abstraction and extraction from a piece of software. This paper presents a preliminary proposal, which uses reverse engineering techniques applied to ontology engineering, whose goal is to reduce the time consuming task of ontology creation.
Andrônico de Rodes, por volta de 50 a.C., recolheu e classificou as obras de Aristóteles que,
durante muitos séculos, haviam ficado dispersas e perdidas
De acordo com
A engenharia de software utiliza-se dos princípios da engenharia reversa como uma coleção de
teorias, metodologias e técnicas capazes de suportar a extração e abstração de informações de um
software existente, produzindo documentos consistentes, quer seja a partir do código fonte, ou
através da adição de conhecimento e experiência, que não poderiam ser automaticamente
reconstruídos a partir do código [Benedusi et al. 1992]. Define-se como engenharia progressiva
àquela que segue a seqüência de desenvolvimento estabelecida por uma metodologia, visando à
obtenção do sistema implementado [
Os engenheiros de ontologias apresentam o enfoque de aprendizado de ontologia - Ontology
Learning - como um conjunto de métodos e técnicas usado para construir uma ontologia através de
processos automáticos ou semi-automáticos de aquisição de conhecimento via textos, dicionários,
bases de conhecimento, dados semi-estruturados e esquemas relacionais já existentes [Meersman et
al. 2002], [
As metodologias para desenvolvimento de ontologias apresentam ciclos de vida distintos, mas as fases de aquisição e formalização das ontologias sempre aparecem em todos os ciclos. Desta forma, na aquisição constrói-se um modelo conceitual e na formalização um modelo formal.
O objetivo principal deste artigo descrever uma proposta de como combinar a reengenharia de sistemas com a engenharia de ontologias para reduzir o tempo dispendido na construção de ontologias. Desta forma, a seção 2 apresenta uma pequena revisão sobre ontologias. A seção 3 apresenta uma revisão de reengenharia e algumas metodologias para desenvolvimento de ontologias. Na seção 4, a metodologia para combinação de engenharia reversa e ontologias é apresentada. Na seção 5, estão as conclusões do artigo. 2. Ontologias
Pesquisas em ontologias têm origem na filosofia com a natureza e organização das coisas. Uma
ontologia, segundo [Gruber 1995], é uma especificação explícita dos objetos, conceitos e outras
entidades que se assume existirem em uma área de interesse, além das relações entre estes
conceitos e restrições, expressos através de axiomas. Em Ciência da Computação, o termo
ontologia refere-se a um artefato de engenharia, constituído por um vocabulário específico que
descreve um modelo particular do mundo, adicionando um conjunto explícito de suposições
relacionando os significados das palavras no vocabulário
A ontologia deve fazer uma especificação formal de uma área de conhecimento [
Atualmente existem várias linguagens desenvolvidas para a representação formal de ontolo
Alguns pesquisadores uniram o formalismo existente para representação das ontologias com a
UML (Unified Modeling Language) do OMG (Object Management Group) [
OMG criou, em novembro de 2000, o padrão XML Metadata Interchange (XMI) para
representar um mecanismo padrão de troca de dados usado entre várias ferramentas, repositórios e
middleware. Na época, isto deveria garantir a facilidade na troca de metadados entre ferramentas de
modelagem baseadas no padrão OMG-UML e os repositórios de metadados baseados em
OMGMOF em ambientes heterogêneos distribuídos. Mais recentemente, o XMI tem sido usado para
interpretar artefatos UML, artefatos de base de dados e data warehouse, definições de interfaces
CORBA, interfaces e classes JAVA [OM
Especificações destinadas a padronizar os recursos necessários para as ontologias e os padrões já existentes estão sendo realizadas pelo OMG [OMG 2004]. 3. Reengenharia
Para
Segundo
A engenharia reversa de um sistema legado pode ser realizada de diversas maneiras, por
exemplo, através dos códigos fontes ou executáveis, através do repositório de dados da ferramenta
CASE utilizada ou através dos dicionários dos bancos de dados utilizados. Assim, tenta-se
recuperar a semântica da solução presente nos diferentes metadados existentes no sistema. A
representação obtida deste processo de engenharia reversa, geralmente segue padrões de mercado,
tais como UML, MOF e XMI, de forma a ser compreendida facilmente pelo maior número possível
de ferramentas. Um estudo de caso foi o projeto de Vicent Eng
Neste enfoque, surge também o aprendizado de ontologia (Ontology Learning) como um
conjunto de métodos e técnicas usado para construir uma ontologia através de processos
automáticos ou semi-automáticos de aquisição de conhecimento via textos, dicionários, bases de
conhecimento, dados semi-estruturados e esquemas relacionais já existentes [Meersman et al.
2002], [
Algumas ferramentas com essa finalidade foram desenvolvidas no escopo de projetos maiores,
tais como REVERSE, que é ferramenta para extração de ontologias do projeto KAON, e XRA,
que é uma ferramenta de extração de ontologias a partir de engenharia reversa do projeto DOME.
Os trabalhos de
Foram desenvolvidas algumas ferramentas baseadas em técnicas de linguagem natural e
aprendizagem por computador para a extração de ontologias a partir de legados:
i. Ferramentas baseadas em Análise Léxica e Sintática (Lexical and Syntatic Analysis),
tais como:
Text-To-Onto [
Segundo Marietto et. al (2002), o desenvolvimento e o uso de metodologias para a construção
de ontologias é fundamental, na medida que retiram o caráter subjetivo desta atividade. A área de
Engenharia Ontológica estuda os aspectos relacionados a tal construção, bem como o
desenvolvimento de sistemas que utilizem ontologias em sua estrutura. Para
Nesta metodologia, a construção da ontologia está dividida em três fases [
Os componentes da ontologia são criados na fase de especificação da aplicação, pois nesta fase define-se a lista de termos e tarefas. 3.2.4 Methontology
Esta metodologia foi desenvolvida pelo grupo de Inteligência Artificial da Universidade
Politécnica de Madri [
A criação dos componentes da ontologia é realizada, principalmente, na etapa de atividades de desenvolvimento orientado, especificamente, na conceitualização e formalização do conhecimento. 4.0 Ontologia e reengenharia
Este trabalho propõe as seguintes etapas para a obtenção de uma ontologia:
i. Engenharia reversa (obtenção de um metadado da ontologia): através da aplicação da
reengenharia nos sitemas legados obtém-se uma ontologia inicial;
ii. Representação em UML estendida para ontologias, segundo
O conhecimento do sistema legado (Figura 1-1a) está geralmente presente nos metadados das ferramentas utilizadas na sua concepção e implementação (Figura 1-1b). Por exemplo, no dicionário de dados do gerenciador de banco de dados relacional utilizado (Figura 1-1c), no repositório da ferramenta CASE utilizada (Figura 1-1b) na sua construção ou nos documentos referentes ao sistema (help, planilhas, textos, etc) (Figura 1-1d). Aplicando a engenharia reversa (Figura 1-1e) sobre o dicionário de dados dos gerenciadores de banco de dados poder-se-ia obter o modelo Entidade-Relacionamento com suas entidades, atributos, relacionamentos, restrições e cardinalidade. Da engenharia reversa do repositório de dados da ferramenta CASE utilizada seriam obtidos os modelos (existentes) do sistema, tais como: Diagramas de Seqüência, Diagramas de Estados e o Diagrama de Casos de Uso. Aplicando uma das técnicas de aprendizado de ontologias (Figura 1-1f), descritas na seção anterior, sobre os documentos existentes obtém-se uma taxonomia do sistema (Figura 1-1g).
Este processo de extração pode ser realizado por ferramentas implementadas com o padrão MOF (Figura 1-2a). Assim, o resultado final poderá ser apresentado no padrão UML. É a transformação de uma forma de representação em outra, de mesmo nível de abstração relativo, preservando o comportamento externo do sistema (funcionalidade semântica). Isso resulta em uma representação que preservaria as características do sistema, de forma compreensível pelos engenheiros de ontologias. Assim, poderia ser obtida a primeira representação conceitual da ontologia - o primeiro modelo da ontologia no formato UML (Figura 1-2b). Os resultados obtidos nos processos Figura 1-1g e Figura 1-2a geram o metadados.
Em um segundo momento, aplica-se a Engenharia Progressiva (Figura 1-3), a partir da primeira versão proposta (Figura 1-2b), os engenheiros de ontologias seguem uma da metodologias descritas na seção 3, garantindo a utilização do padrão RDF. A utilização de metodologias garantem a base ontológica (Figura 1-4) será consistente e coerente com o domínio a ser representado.
SGDBR (1c)
Sistema Legado
(1a) Documentos
diversos HTML, texto, XML, ..
(1d) Aprendizado de ontologias (1f)
Engenharia reversa (1e)
Repositório de Dados / CASE (1b)
Representação interna da ontologia (1g)
Extração dos modelos no padrão MOF / XMI (2a)
Representação
inicial da ontologia (2b) Metadados
Engenharia progressiva (3)
Base ontológica (4)
Figura 1. Combinação da reengenharia de sistemas e engenharia de ontologias.
Este artigo apresentou a viabilidade conceitual de integração dos diversos padrões e técnicas
associados aos temas de reengenharia de sistemas e engenharia de ontologias. Tanto os padrões da
OMG –(UML, MOF, XMI), quanto os padrões da W3C –(XML e RDF), são reconhecidos, aceitos
e utilizados pela comunidade de tecnologia da informação. A engenharia de ontologias, uma área
que está em fase inicial de pesquisa, pode se valer desta experiência e maturidade para obter
melhores representações de seus artefatos. Obviamente, os especialistas de um dado domínio são
as pessoas mais indicadas para definir os conceitos-chave de uma determinada área de
conhecimento. Mas, mesmo assim, deve-se considerar que a semântica de um termo pode variar de
um contexto para outro, de um lugar para outro e mesmo de uma pessoa para outra. Por causa desta
heterogeneidade semântica, a engenharia de ontologias não é uma atividade trivial e requer tempo,
disponibilidade e consenso dos especialistas. Logo, a idéia do aproveitamento das fontes existentes,
através da reengenharia ou do aprendizado de ontologias, como já realizado por
Como trabalhos futuros pretendemos realizar experimentos práticos conciliando a proposta
apresentada anteriormente com o trabalho desenvolvido por