With the vast amount of information currently available on the Web, representing knowledge in a semantic and formal becomes an essential task for systems to communicate. Ontologies provide a reusable way of building knowledge bases. Ontologies allow the construction of logical axioms to be able to reason and infer about this information. However, building ontologies is still a challenging task due to the need for domain experts to learn a formal language, as well as to reuse definitions of general purpose ontologies, known as top ontologies. This work proposes a methodology for the construction of ontologies that reuse this knowledge. Using a Chatbot, we convert userinformed sentences into logical axioms and suggest definitions coming from a toplevel ontology, which allows the creation of OWL ontologies interactively and creatively through dialogues, expanding the expected model. Resumo. Com a vasta quantidade informaco˜¸es dispon´ıveis atualmente na Web, representar conhecimento de forma sem aˆntica e formal se torna uma tarefa essencial para que softwares e agentes de software possam se comunicar, e a partir disto a Web Sem aˆntica tem como proposta estruturar essas informac¸o˜es por meio de ontologias . Elas permitem a construc¸a˜o de axiomas l o´gicos para seja poss´ıvel realizar racioc´ınio e infereˆncia sobre estas informaco˜¸es. Contudo, construir ontologias ainda e´ uma tarefa dif´ıcil devido a necessidade de conhecimento de uma linguagem formal por parte dos especialistas de dom ´ınio, bem como reaproveitar definico˜¸es de ontologias de propo´sito geral, conhecidas como ontologias de topo. Este trabalho tem como proposta uma metodologia para construca¸˜o de ontologias que reaproveite esse conhecimento. Utilizando um Chatbot convertemos sentenc¸as informadas pelo usu a´rio em axiomas l o´gicos e sugerimos definic¸o˜es advindas de uma ontologia de topo, o que permite a criac¸a˜o de ontologias em linguagem OWL de uma forma iterativa e criativa por meio de dia´logos, ampliando o modelo esperado.
Santa Helena GO Brasil
Universidade Federal de Pernambuco – Recife,PE – Brasil
A Internet tem papel fundamental nesta revoluc¸a˜o digital pela qual passamos. A
grande quantidade de informac¸o˜es que possu´ımos faz poss´ıvel que tenhamos agentes de
software trabalhando a nosso favor, lidando com esta vasta quantidade de informac¸ a˜o.
Pore´m, eles s o´ poder a˜o processar estas informaco¸˜es se elas estiverem em um for
mato leg´ıvel por m a´quina. Com este intuito surge a Web Sem aˆntica, uma proposta de
estruturac¸a˜o dos dados da Web que permitira´ que softwares e agentes de software se co
muniquem e processem informaco˜¸es para o ser humano, levando em conta a semaˆntica das
informac¸o˜es processadas. Dentre as tecnologias que comp o˜em a Web Sem aˆntica temos
as ontologias [
Uma ontologia e´ uma modelagem abstrata, composta de classes, que por sua vez possuem indiv´ıduos, que s a˜o os dados concretos. E as classes possuem restric¸ o˜es que formam um corpo de conhecimento. E´ poss´ıvel ter indiv´ıduos de classes e indiv´ıduos de relac¸o˜es.
Em termos pr a´ticos uma ontologia e´ uma hierarquia de conceitos, chamadas de classes, que possuem relac¸ o˜es, restric¸o˜es, axiomas e terminologias associadas [Falbo et al. 2016].
Ontologias t eˆm se tornado objeto de estudo em diversos dom ´ınios, com o ob jetivo de representar conhecimento. A criac¸a˜o de ontologias permite que sejam con stru´ıdas bases de dados e de conhecimento compartilh a´veis, reutiliza´veis e ainda realizar racioc´ınio e infer eˆncia l o´gica. O formalismo mais expressivo usado em ontologias da Web Semaˆntica e´ o de L o´gica de Descrico¸˜es DL [Gruber 1995].
Reutilizar conhecimento de ontologias principalmente as de topo, e´ uma tarefa dif´ıcil para o engenheiro de ontologias, por elas possu ´ırem um conjunto muito grande definico¸˜es. Entretanto, na˜o reaproveitar este conhecimento pode causar problemas de interoperabilidade e desentendimento [Blomqvist et al. 2016].
Segundo Guarino et al.[Guarino et al. 1994], uma boa ontologia vai ale´m das definico¸˜es. Cada ontologia possui em sua construc¸a˜o uma interpretac¸a˜o conceitual que e´ fixada pelo compromisso ontolo´gico, com um conjunto de axiomas lo´gicos projetados para represen tar os modelos esperados de um vocabual´rio, uma ilustraca˜¸o desta atividade pode ser visto na figura 1..
Utilizar ontologias de topo no processo de construc¸a˜o de uma ontologia permite a ampliac¸a˜o do modelo esperado. A ontologia de topo SUMO (Suggested Upper Merged Ontology), por exemplo, e´ uma ontologia que tem como objetivo representar as coisas do mundo, por isso ela seria uma boa opca¸˜o para reuso de termos.
Para se construir uma ontologia existem metodologias que s a˜o baseadas em aquisica¸˜o autom a´tica de conhecimento, por meio de textos com pouca interac¸a˜o do ser humano, e outras que sa˜o baseadas na interac¸a˜o entre homem e com putador, exemplo METHONTOLOGY, OTK, Metodologia 101, RapidOWL, etc [Isotani and Bittencourt 2015].
Metodologias baseadas na interac¸a˜o entre homem e computador s a˜o estrat e´gias inspiradas na engenharia de software, onde o usua´rio tem papel fundamental no processo de construca¸˜o da ontologia atrave´s de um processo interativo.
Recentes trabalhos demonstraram que atrave´s de um sistema de dia´logo, chamado
Renan, utilizando t e´cnicas de PLN (Processamento de Linguagem Natural) e um vo
cabula´rio controlado e´ poss ´ıvel converter sentenc¸as em axiomas em DL. Tambe´m foi
poss´ıvel perceber que utilizar sistemas de di a´logo no processo de construc¸a˜o de ontolo
gias e´ uma alternativa via´vel [
Este sistemas de di a´logo, tambe´m conhecidos como Chatbots, sa˜o softwares de conversaca˜¸o baseados em regras e Inteligeˆncia Artificial que permitem que o ser humano interaja com softwares atrave´s de um dia´logo em linguagem natural. Chatbots atualmente teˆm se destacado como uma das preferidas interfaces de interac¸ a˜o entre o homem e o computador [Følstad and Brandtzaeg 2017].
Devido a complexidade de se construir axiomas em DL, utilizar um Chatbot que converta linguagem natural para DL, tornaria o processo de construca¸˜o de axiomas mais fa´cil.
Renan demonstrou ser uma ferramenta eficiente no processo de construca˜¸o de on tologias. Pore´m, Renan possui algumas limitac¸o˜es, dentre elas podemos destacar que ele sugere definico¸˜es somente atrave´s de racioc´ınio de subsunca¸˜o e na˜o de outras ontologias, como uma ontologia de topo.
Renan tambe´m na˜o foi constru´ıdo como um Chatbot especifico para construca˜¸o de ontologias, deixando tambe´m uma lacuna para um Chatbot espec´ıfico para construca˜¸o de ontologias, com dia´logos que sejam baseados em metodologias adequadas [Lima 2017].
Este trabalho apresenta uma metodologia para construca˜¸o de ontologias, por meio de um Chatbot, guiado por uma ontologia de topo. O Chatbot desenvolvido foi nomeado de Arandu.
Por meio de um di a´logo em linguagem natural, Arandu processa as sentenc¸as e constro´i axiomas lo´gicos que ira˜o compor a ontologia, com expressividadeALC . Durante o processo de construc¸a˜o, Arandu sugere definic¸o˜es de classes encontradas na ontologia de topo SUMO para que sejam reutilizadas.
Baseados na viabilidade de construir uma ontologia por um processo iterativo e criativo, por meio de um Chatbot e pela vantagem de se reutilizar conhecimento advindo de uma ontologia de topo, definimos na pro´xima seca¸˜o a seguinte questa˜o de pesquisa.
Como construir uma ontologia de dom ´ınio baseada em definic¸o˜es de uma ontologia de topo, a partir de um sistema de dia´logo?
Este trabalho apresenta uma metodologia para construc¸a˜o de ontologias, por meio de um Chatbot, com suporte de uma ontologia de topo. O Chatbot desenvolvido foi nomeado de Arandu.
Atrave´s de um di a´logo em linguagem natural, Arandu processa as sentenc¸as e constro´i axiomas lo´gicos que ira˜o compor a ontologia, com expressividadeALC . Durante o processo de construc¸a˜o, Arandu sugere definic¸o˜es de classes encontradas na ontologia de topo SUMO para que sejam reutilizadas.
A desambiguac¸a˜o de termos durante o processo de construc¸ a˜o, alinhados a uma ontologia superior com definico¸˜es prontas, garante coereˆncia aos termos que esta˜o sendo definidos, favorece o reuso e amplia a capacidade de correspondeˆncia com outras ontolo gias [Pavel and Euzenat 2013].
Esta proposta de tese tem como objetivo geral: • construir uma metodologia para construc¸a˜o de ontologias, alinhadas a uma on tologia de topo por meio de um sistema de dia´logo.
A partir deste objetivo geral esperase alcanc¸ar os seguintes objetivos espe´ıcficos: • desenvolver uma metodologia para construc¸a˜o de ontologias com definic¸ o˜es de uma ontologia de topo para ampliaca¸˜o do modelo esperado. • construir um sistema de dia´logo para construca˜¸o de ontologias, porta´vel e poss´ıvel de integraca¸˜o com outras ferramentas.
As Contribuic¸o˜es deste trabalho envolvem principalmente a a´rea Intelig eˆncia Artificial aplicada. O uso de conceitos da Web Sem aˆntica na a´rea de Chatterbots trar a´ um grande avanc¸o para aa´rea.
Na literatura e´ poss´ıvel encontrar va´rias implementaco¸˜es de Chatterbots, a grande maioria implementados na linguagem AIML. Essa estrat e´gia de implementac¸a˜o tem se demonstrado eficiente para produzir respostas aos usua´rios durante uma conversa. Pore´m para que o di a´logo seja fluente e´ necessa´rio que haja uma base de dados com respostas pre´ formuladas que sera˜o disparadas aos usua´rios.
Estas respostas devem ser formuladas por um especialista chamado “bot Master”. Embora ja´ haja grandes bases de dados de respostas dispon´ıveis na Web, isso na˜o garante que o Chatterbot na˜o se perca no contexto da conversa, isso porque ela mostrara´ a melhor resposta de acordo com o casamento ideal de palavras utilizadas na pergunta.
Portanto, o uso de Ontologias durante um di a´logo garantira´ que o Chatterbot use uma base de dados estruturada com termos contidos na Ontologia. Como proposta deste trabalho sera´ utilizada uma Ontologia de Topo na implementaa˜co¸ do Chatterbot, e tambe´m durante a conversa o Chatterbot tambe´m criar a´ uma Ontologia com os termos que os usua´rios fornecer a˜o. Isto trar a´ ao Chatterbot Intelig eˆncia para compreender o contexto da conversa, bem como poder raciocinar, realizar infer eˆncias l o´gicas e informar se h a´ inconsisteˆncia l o´gica dos termos utilizados.
Estes pontos levantados trar a˜o um contribuic¸a˜o em profundida para a a´rea de Chatterbots, que tem se tornado grande tema de pesquisa recentemente, e dar a´ uma contribuica¸˜o em largura para a a´rea da Web Sem aˆntica, pois a construc¸a˜o de Ontologias atrave´s de dia´logos facilitara´ este processo que muitas vezes se torna oneroso pela neces sidade de que o especialista de dom ´ınio tambe´m tenha conhecimento de uma ferramenta para construc¸a˜o de Ontologias.
Os resultados do trabalho aqui descrito ainda s a˜o preliminares, se limitando apenas a testes com o prot o´tipo que desempenhou um o´timo resultado na traduc¸a˜o de frases em linguagem natural para DL e consequentemente a conversa˜o para OWL.
O delineamento experimental com engenheiros a partir de um produto m ´ınimo via´vel, esta´ sendo projetado e validara´ a capacidade do Chatbot de construir uma ontolo gia.
O principal trabalho relacionado com esta proposta e´ o trabalho de [Azevedo 2015]. Azevedo desenvolveu um sistema de dia´logo que captura fatos, representaos adequada mente sob a forma de ontologias em lo´gicas de descrica¸˜o, realiza racioc´ınio de subsunca˜¸o e inconsist eˆncia, deduzindo novos fatos sobre eles a partir de di a´logos com indiv ´ıduos sociais. O trabalho proposto neste relat o´rio e´ uma evoluca¸˜o do trabalho de Azevedo, tra balho esse que foi desenvolvido pelo mesmo grupo de pesquisa do CIN/UFPE. Dentre va´rias evoluc¸o˜es que ser a˜o realizadas podese destacar o uso de Ontologias de Topo e a ampliaca¸˜o da capacidade de rac´ıcionio do Chatterbot.
A partir de buscas na literatura tamb e´m foi poss´ıvel identificar que o trabalho de [Zambiasi 2012] tem alguma relac¸ a˜o pelo fato de um dos objetivos espec ´ıficos da evoluca¸˜o do trabalho de [Azevedo 2015] e´ deixar o Chatterbot desenvolvido o mais pr o´ximo de um framework que possa ser reutilizado para futuras inovaco˜¸es. Azevedo, R. R. d. (2015). Um Sistema de Di a´logo Inteligente Baseado em L o´gica de Descric¸o˜es. PhD thesis, CENTRO DE INFORM A´TICA DA UNIVERSIDADE FED ERAL DE PERNAMBUCO.
Følstad, A. and Brandtzaeg, P. B. (2017). Chatbots and the new world of hci. interactions, 24(4):38–42.
Isotani, S. and Bittencourt, I. I. (2015). Dados Abertos Conectados. Novatec, Sa˜o Paulo,
SP.
Zambiasi, S. P. (2012). Uma arquitetura de refeeˆrncia para softwares assistentes pessoais baseada na arquitetura orientada a servic¸os. PhD thesis, Universidade Federal de Santa Catarina.