         Ferramentas de Apoio à Criação e Edição de Ontologias:
             Tainacan Ontology e uma Análise Comparativa
          Ernesto Fonseca Veiga1 , Dalton Lopes Martins1 , Marcel Ferrante Silva1
 1
     Media Lab – Laboratório de Pesquisa, Desenvolvimento e Inovação em Mı́dias Interativas
                             Universidade Federal de Goiás (UFG)
                   Caixa Postal 131 – 74.690-900 – Goiânia – GO – Brazil
                    {ernestofonsecaveiga, dmartins, marcelf}@gmail.com

         Abstract. With the need to handle large amounts of data on the web, and treat
         this data as significant knowledge, the Web of Data has migrated to a new
         paradigm, the Semantic Web. Ontologies composes the core of the semantic web,
         and to develop it is necessary to use tools called ontologies editors. This article
         presents a comparative analysis of these tools, focused on providing function-
         ality based on OWL constructors, inserting in this study the web-collaborative
         editor of ontologies: Tainacan Ontology.
         Resumo. Com a necessidade de lidar com grandes quantidades de dados na
         web, e tratar estes dados como conhecimento expressivo, a Web de Dados tem
         migrado para um novo paradigma, a Web Semântica. As ontologias formam o
         núcleo da semântica na web, e para desenvolve-las é necessária a utilização
         de ferramentas denominadas editores de ontologias. Este artigo apresenta uma
         análise comparativa dessas ferramentas, como foco na disponibilização de fun-
         cionalidades baseadas nos construtores OWL, inserindo neste estudo o editor
         de ontologias web-colaborativo: Tainacan Ontology.

1. Introdução
Na era da Web de Dados, em que a informação e o conhecimento são fragmentados na
rede e os recursos estão em constante evolução, o desenvolvimento de aplicativos basea-
dos em dados abertos não pode seguir o paradigma em que as bases de dados são estáticas
e criadas para um problema muito especı́fico em um domı́nio restrito. Neste cenário surge
o requisito de bases de dados conectados, altamente compartilháveis, que permitam a in-
teroperabilidade e a possibilidade de lidar com o acúmulo de conhecimento (novos dados
conectados) disponı́vel na Web [Isotani and Bittencourt 2015, Hebeler et al. 2011].
        Para cumprir este requisito, permitindo a conexão dos dados de diferentes bases,
o compartilhamento e a interoperabilidade na Web, além de tornar as informações mais
expressivas por meio da descrição de sua semântica, tem se destacado a abordagem
baseada em ontologias. Como parte da proposta da Web Semântica, a concepção e o
uso das ontologias estão no centro da arquitetura projetada por [Berners-Lee et al. 2001],
e têm-se mostrado uma das tecnologias chave para atender a necessidade de aplica-
tivos mais adequados para lidar com grandes quantidades de informações, de maneira
inteligente [McGuinness 2004, Horrocks 2008].
      A Web Ontology Language1 (OWL) é uma linguagem projetada para representar
o conhecimento e a semântica sobre coisas, grupos de coisas e as relações entre elas,
     1
         W3C OWL: https://www.w3.org/OWL/


                                                155
sendo o padrão da Web Semântica para o desenvolvimento de ontologias, recomendado
pela W3C. Baseada em lógica computacional, o conhecimento OWL pode ser explorado
por software, por exemplo, para verificar a consistência do conhecimento representado ou
para raciocinar novos conhecimentos implı́citos [Welty and McGuinness 2004].
        A linguagem OWL provê um conjunto de classes, propriedades, indivı́duos e ax-
iomas que são a base para a construção de ontologias que, por sua vez, são o modelo
para disponibilização de informações na Web Semântica [Noy et al. 2001]. Para permitir
a utilização destes elementos, denominados construtores na criação de ontologias, são
utilizadas ferramentas denominadas editores de ontologias.
         Este trabalho apresenta brevemente o Tainacan Ontology, um editor de ontolo-
gia criado pelo grupo de pesquisa do L3P/MediaLab2 da Universidade Federal de Goiás
(UFG), cuja proposta é facilitar o processo de criação de ontologias por usuários que não
possuem conhecimento técnico aprofundado; e realiza uma análise comparativa do edi-
tor apresentado com as ferramentas para edição de ontologias mais comumente utilizadas
nesta área. A análise comparativa teve como foco a disponibilização de interface gráfica
para utilização dos recursos e construtores da linguagem OWL, e a maneira como estes
são oferecidos para o usuário.
        O trabalho está estruturado como se segue: a Seção 2 realiza uma breve descrição
dos editores de ontologias incluı́dos na comparação realizada e apresenta o Tainacan On-
tology; a Seção 3 apresenta a análise comparativa dos editores em relação aos construtores
OWL; e a Seção 4 sintetiza e conclui este trabalho.

2. Editores de Ontologia
Esta seção apresenta os editores de ontologia analisados neste trabalho.

2.1. Protégé
O Protégé 3 é um editor de ontologias open-source e framework para desenvolvimento
de sistemas inteligentes. É desenvolvido e mantido pelo Stanford Center for Biomedical
Informatics Research (BMIR). A ferramenta Protégé é disponibilizada em duas versões,
sendo estas respectivamente destinadas para as plataformas desktop e web.
         A versão Protégé para desktop apoia a criação e edição de uma ou mais ontolo-
gias em um único espaço de trabalho através de uma interface de usuário personalizável.
Ferramentas de visualização, integradas por meio de plug-ins, permitem a navegação in-
terativa nas relações da ontologia. Também oferece ferramenta para verificação de incon-
sistências, fusão de ontologias, consulta de dados via linguagem SPARQL e raciocı́nio
utilizando máquinas de inferências.
          Já a versão para web, chamada de WebProtégé, oferece como principais carac-
terı́sticas que não estão presentes na versão desktop: ferramentas colaborativas, tais como
compartilhamento e permissões, notas e discussões, e e-mails de notificação; acompan-
hamento de revisões e histórico de alterações; interface web customizável; e múltiplos
formatos para upload e download de ontologias.
   2
      O Laboratório de Polı́ticas Públicas Participativas (L3P) https://l3p.fic.ufg.br/ é parte
integrante do MediaLab/UFG.
    3
      Protégé: http://protege.stanford.edu/


                                              156
         A Figura 1 apresenta uma tela do editor de ontologias WebProtégé 4 .


             Figura 1. Tela de uma classe no editor de ontologias WebProtégé


2.2. OntoWiki
A ferramenta OntoWiki é uma wiki de dados semânticos, permitindo a criação e edição de
ontologias através de uma interface web. De maneira geral, sua abordagem é centrada na
apresentação da informação e tem como objetivo simplificar a apresentação e aquisição
de instâncias de dados de/para usuários. Isso é feito através da representação do conheci-
mento como “mapas de informação”: cada nó no mapa de informação é representado de
maneira intuitiva para os usuários.
        O OntoWiki possui mecanismos para facilitar edição de conteúdo através de uma
interface de edição inline, manter registros de edições realizadas, reversão de alterações e
mecanismos que possibilitam a colaboração de vários usuários. No que se refere à parte
colaborativa, essa ferramenta objetiva facilitar a correção de erros ao invés de impedir que
estes ocorram.
         A Figura 2 apresenta uma tela do editor de ontologias OntoWiki 5 .

2.3. Tainacan Ontology
O Tainacan Ontology é um editor de ontologias baseado na plataforma Wordpress, cujo
intuito é oferecer uma interface simples e intuitiva para que usuários não especialistas em
ontologias e sem conhecimentos aprofundados dos padrões da Web Semântica possam
   4
       WebProtégé: http://webprotege.stanford.edu/
   5
       OntoWiki: http://aksw.org/Projects/OntoWiki.html


                                               157
                  Figura 2. Tela de uma classe no editor de ontologias OntoWiki


criar suas próprias ontologias. Além de ser uma ferramenta disponibilizada para web,
também oferece colaboração entre usuários, permitindo votações de termos, comentários
e controle de alterações.
       Muitos especialistas de domı́nio, que possuem os conhecimentos necessários para
modelar uma determinada área de conhecimento, muitas vezes não possuem conheci-
mento aprofundado em questões técnicas como a especificação OWL e demais padrões
da Web Semântica. Neste intuito, o Tainacan apoia o desenvolvimento colaborativo de
ontologias, preocupando-se com as questões de usabilidade e oferecendo uma interface
baseada em Wordpress, de fácil compreensão e utilização.
          A Figura 3 apresenta uma tela do editor de ontologias Tainacan Ontology 6 .

3. Análise Comparativa
A metodologia adotada para realização da análise comparativa foi composta pelos
seguintes passos: i) instalação das versões desktop do editor Protégé e criação de con-
tas de usuários nos demais editores web: WebProtégé, OntoWiki e Tainacan Ontology;
ii) estudo e documentação das funcionalidades e construtores disponibilizados por cada
editor; e iii) criação de ontologias de teste (replicadas em cada editor) para avaliação da
utilização dos construtores OWL.
        Com base nos principais construtores disponibilizados pela OWL 7 , a Tabela 1 ap-
resenta uma análise comparativa dos editores de ontologia. Cada ferramenta foi analisada
e avaliada recebendo uma das possı́veis classificações:
       • Interface Gráfica Web: o construtor é oferecido por meio de interface gráfica
         interativa com o usuário via web (a ferramenta é web).
   6
       Tainacan Ontology: http://minc.gi.fic.ufg.br/snic/
   7
       A especificação da OWL considerada nesta avaliação é a OWL 1.


                                                   158
         Figura 3. Tela de uma classe no editor de ontologias Tainacan Ontology


     • Interface Gráfica Desktop: o constutor é disponibilizado através de interface
       gráfica em plataforma desktop.
     • Linguagem Simplificada: a ferramenta utiliza algum tipo de linguagem simplifi-
       cada (ex.: OWL Manchester Syntax) para que o usuário utilize um construtor.
     • Linguagem OWL: o construtor deve ser inserido manualmente via texto, na lin-
       guagem OWL.
     • Não Suporta: ainda não foi implementado ou não se encontra no escopo da fer-
       ramenta.
        Em relação ao Protégé, foram avaliadas duas versões distintas da plataforma desk-
top (3.4.8 e 5.0.0), que marcam diferentes gerações consolidadas da ferramenta, e também
a sua versão web, o WebProtégé. O OntoWiki e o Tainacan, ambos disponibilizados para
web, foram avaliados quanto as suas versões mais recentes.
         Constatou-se, como é demonstrado pela Tabela 1, que as versões desktop do
Protégé oferecem grande parte dos construtores OWL via interface gráfica. Porém, uma
vez que esta ferramenta é instalada localmente, não há opções de colaboratividade na
criação e edição das ontologias. O WebProtégé, no entanto, oferece estas opções, per-
mitindo o trabalho colaborativo e compartilhamento das ontologias, porém oferece um
número reduzido de construtores via interface gráfica.
       A plataforma OntoWiki, por sua vez, também web e colaborativa, oferece poucos
construtores, e sua interface de utilização não é tão intuitiva, sendo necessário um maior
conhecimento técnico da ferramenta. Enquanto isso, o Tainacan Ontology se preocupa em
disponibilizar praticamente a totalidade dos construtores via interface gráfica, e também
ferramentas voltadas para as questões colaborativas, com opções e configurações de
personalização mais completas que os demais editores.

4. Conclusões
Este artigo apresentou uma análise comparativa entre os principais editores de ontolo-
gias citados pela literatura, propondo o editor Tainacan Ontology como possı́vel alterna-
tiva, uma vez que fornece interface web e colaborativa para a utilização do conjunto de


                                             159
construtores da OWL. Destaca-se a importância de oferecer uma interface intuitiva e de
fácil usabilidade para que usuários especialistas de domı́nio, porém com pouco ou nen-
hum conhecimento técnico, possam gerar ontologias que representem com fidelidade as
informações necessárias.
         Como trabalhos futuros desta pesquisa destacam-se o desenvolvimento de novas
ferramentas para o editor de ontologias Tainacan Ontology, tais como: i) funcionalidade
de importação de ontologias já existentes; e ii) uma interface para a etapa de pré-definição
de classes e propriedades, buscando facilitar ainda mais o processo de construção de on-
tologias. Os passos seguintes serão a disponibilização e divulgação do Tainacan Ontology
à comunidade e a continuação da análise comparativa das ferramentas, abordando demais
critérios e requisitos além da disponibilização dos construtores.

Referências
Berners-Lee, T., Hendler, J., Lassila, O., et al. (2001). The semantic web. Scientific
  american, 284(5):28–37.
Hebeler, J., Fisher, M., Blace, R., and Perez-Lopez, A. (2011). Semantic Web Program-
  ming. John Wiley & Sons.
Horrocks, I. (2008). Ontologies and the semantic web. Communications of the ACM,
  51(12):58–67.
Isotani, S. and Bittencourt, I. I. (2015). Dados Abertos Conectados. Novatec Editora.
McGuinness, D. L. (2004). Question answering on the semantic web. IEEE Intelligent
  Systems, 19(1):82–85.
Noy, N. F., McGuinness, D. L., et al. (2001). Ontology development 101: A guide to
  creating your first ontology.
Welty, C. and McGuinness, D. (2004). OWL Web Ontology Language Guide. W3C
  Recommendation, W3C. http://www.w3.org/TR/2004/REC-owl-guide-20040210/.


                                              160
  Tabela 1. Comparativo das funcionalidades oferecidas por editores de ontologias
               1 – Protégé 3.x 2 – Protégé 4.0+ 3 – Web Protégé
               4 – Onto Wiki 5 – Tainacan
      Editores de Ontologia            1         2      3      4       5
      Construtores RDFS
      rdfs:domain                        B         B      A      A       A
      rdfs:range                         B         B      A      A       A
      rdfs:subPropertyOf                 B         B      A      A       A
      rdfs:subClassOf                    B         B      A      E       A
      Construtores OWL1
      owl:Class                          B         B      A      A       A
      owl:ObjectProperty                 B         B      A      E       A
      owl:DatatypeProperty               B         B      A      E       A
      owl:equivalentProperty             B         B      D      A       A
      owl:inverseOf                      B         B      D      E       A
      owl:FuncionalProperty              B         B      D      E       A
      owl:InverseFuncionalProperty       B         B      D      E       A
      owl:TransitiveProperty             B         B      D      E       A
      owl:SymmetricProperty              B         B      D      E       A
      owl:allValuesFrom                  C         B      D      E       A
      owl:someValuesFrom                 C         B      D      E       A
      owl:hasValue                       C         B      D      E       A
      owl:maxCardinality                 C         B      D      E       A
      owl:minCardinality                 C         B      D      E       A
      owl:cardinality                    C         B      D      E       A
      owl:intersectionOf                 B         D      D      E       A
      owl:unionOf                        B         D      D      E       A
      owl:complementOf                   B         D      D      E       A
      owl:equivalentClass                B         B      D      E       A
      owl:disjointWith                   B         B      D      A       A
      owl:sameAs                         B         B      D      E       A
      owl:differentFrom                  B         B      D      E       E
      owl:AllDifferent                   B         D      D      E       E
A – Interface Gráfica Web       B – Interface Gráfica Desktop
C – Linguagem Simplificada D – Linguagem OWL                      E – Não Suporta


                                       161