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|title=Arandu, um Chatbot para construção de Ontologias guiado por uma Ontologia de Topo(Arandu, a Chatbot to build Ontologies guided by a Top Ontology)
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==Arandu, um Chatbot para construção de Ontologias guiado por uma Ontologia de Topo(Arandu, a Chatbot to build Ontologies guided by a Top Ontology)==
https://ceur-ws.org/Vol-2519/doctorate1.pdf
Arandu, um Chatbot para construc¸ão de Ontologias guiado
por uma Ontologia de Topo.
Adriano Ferraz da Costa12, Fred Freitas2
1
UEG Universidade Estadual de Goiás
Santa Helena GO Brasil
2
CIn Centro de Informática
Universidade Federal de Pernambuco – Recife,PE – Brasil
adriano@ueg.br, fred@cin.ufpe.br
Abstract. 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 knowl
edge 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 lan
guage, as well as to reuse definitions of general purpose ontologies, known as
top ontologies. This work proposes a methodology for the construction of on
tologies 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 cre
atively through dialogues, expanding the expected model.
Resumo. Com a vasta quantidade informac¸ões disponı́veis atualmente na Web,
representar conhecimento de forma sem ântica e formal se torna uma tarefa
essencial para que softwares e agentes de software possam se comunicar, e a
partir disto a Web Sem ântica tem como proposta estruturar essas informac¸ões
por meio de ontologias . Elas permitem a construc¸ão de axiomas l ógicos para
seja possı́vel realizar raciocı́nio e inferência sobre estas informac¸ões. Contudo,
construir ontologias ainda é uma tarefa difı́cil devido a necessidade de conhec
imento de uma linguagem formal por parte dos especialistas de dom ı́nio, bem
como reaproveitar definic¸ ões de ontologias de propósito geral, conhecidas como
ontologias de topo. Este trabalho tem como proposta uma metodologia para
construc¸ão de ontologias que reaproveite esse conhecimento. Utilizando um
Chatbot convertemos sentenc¸as informadas pelo usu ário em axiomas l ógicos
e sugerimos definic¸ões advindas de uma ontologia de topo, o que permite a
criac¸ão de ontologias em linguagem OWL de uma forma iterativa e criativa por
meio de diálogos, ampliando o modelo esperado.
1. Caracterizac¸ão do Problema
O legado de Turing j á nos remetia a ideia de termos computadores com capacidades
semelhantes as dos seres humanos. A Inteligência Artificial está cada dia mais presente,
em casas, carros e equipamentos eletrônicos.
Copyright © 2019 for this paper by its authors. Use permitted under Creative Commons License Attribution 4.0 International (CC BY 4.0).
A Internet tem papel fundamental nesta revoluc¸ão digital pela qual passamos. A
grande quantidade de informac¸ões que possuı́mos faz possı́vel que tenhamos agentes de
software trabalhando a nosso favor, lidando com esta vasta quantidade de informac¸ ão.
Porém, eles só poder ão processar estas informac¸ões se elas estiverem em um for
mato legı́vel por m áquina. Com este intuito surge a Web Sem ântica, uma proposta de
estruturac¸ão dos dados da Web que permitir á que softwares e agentes de software se co
muniquem e processem informac¸ ões para o ser humano, levando em conta a sem̂
antica das
informac¸ões processadas. Dentre as tecnologias que comp õem a Web Sem ântica temos
as ontologias [BernersLee et al. 2001].
Uma ontologia é uma modelagem abstrata, composta de classes, que por sua vez
possuem indivı́duos, que s ão os dados concretos. E as classes possuem restric¸ ões que
formam um corpo de conhecimento. É possı́vel ter indivı́duos de classes e indivı́duos de
relac¸ões.
Em termos pr áticos uma ontologia é uma hierarquia de conceitos, chamadas
de classes, que possuem relac¸ões, restric¸ões, axiomas e terminologias associadas
[Falbo et al. 2016].
Ontologias t êm se tornado objeto de estudo em diversos dom ı́nios, com o ob
jetivo de representar conhecimento. A criac¸ão de ontologias permite que sejam con
struı́das bases de dados e de conhecimento compartilh áveis, reutilizáveis e ainda realizar
raciocı́nio e infer ência l ógica. O formalismo mais expressivo usado em ontologias da
Web Semântica é o de Lógica de Descric¸ões DL [Gruber 1995].
Reutilizar conhecimento de ontologias principalmente as de topo, é uma tarefa
difı́cil para o engenheiro de ontologias, por elas possu ı́rem um conjunto muito grande
definic¸ões. Entretanto, não reaproveitar este conhecimento pode causar problemas de
interoperabilidade e desentendimento [Blomqvist et al. 2016].
1.1. Engenharia de Ontologias
Segundo Guarino et al.[Guarino et al. 1994], uma boa ontologia vai al ém das definic¸ões.
Cada ontologia possui em sua construc¸ão uma interpretac¸ão conceitual que é fixada pelo
compromisso ontológico, com um conjunto de axiomas lógicos projetados para represen
tar os modelos esperados de um vocabuĺario, uma ilustrac¸ão desta atividade pode ser visto
na figura 1..
Utilizar ontologias de topo no processo de construc¸ão de uma ontologia permite
a ampliac¸ão do modelo esperado. A ontologia de topo SUMO (Suggested Upper Merged
Ontology), por exemplo, é uma ontologia que tem como objetivo representar as coisas do
mundo, por isso ela seria uma boa opc¸ão para reuso de termos.
Para se construir uma ontologia existem metodologias que s ão baseadas em
aquisic¸ão autom ática de conhecimento, por meio de textos com pouca interac¸ão
do ser humano, e outras que são baseadas na interac¸ão entre homem e com
putador, exemplo METHONTOLOGY, OTK, Metodologia 101, RapidOWL, etc
[Isotani and Bittencourt 2015].
Metodologias baseadas na interac¸ão entre homem e computador s ão estrat égias
inspiradas na engenharia de software, onde o usuário tem papel fundamental no processo
de construc¸ão da ontologia através de um processo interativo.
Figure 1. Processos de concepc¸ão de uma ontologia
[Isotani and Bittencourt 2015]
Recentes trabalhos demonstraram que através de um sistema de diálogo, chamado
Renan, utilizando t écnicas de PLN (Processamento de Linguagem Natural) e um vo
cabulário controlado é poss ı́vel converter sentenc¸as em axiomas em DL. Também foi
possı́vel perceber que utilizar sistemas de di álogo no processo de construc¸ão de ontolo
gias é uma alternativa viável [Azevedo et al. 2014].
Este sistemas de di álogo, também conhecidos como Chatbots, são softwares de
conversac¸ão baseados em regras e Inteligência Artificial que permitem que o ser humano
interaja com softwares através de um diálogo em linguagem natural. Chatbots atualmente
têm se destacado como uma das preferidas interfaces de interac¸ ão entre o homem e o
computador [Følstad and Brandtzæg 2017].
2. Problema
Devido a complexidade de se construir axiomas em DL, utilizar um Chatbot que converta
linguagem natural para DL, tornaria o processo de construc¸ão de axiomas mais fácil.
Renan demonstrou ser uma ferramenta eficiente no processo de construc¸ ão de on
tologias. Porém, Renan possui algumas limitac¸ões, dentre elas podemos destacar que ele
sugere definic¸ões somente através de raciocı́nio de subsunc¸ão e não de outras ontologias,
como uma ontologia de topo.
Renan também não foi construı́do como um Chatbot especifico para construc¸
ão de
ontologias, deixando também uma lacuna para um Chatbot especı́fico para construc¸ão de
ontologias, com diálogos que sejam baseados em metodologias adequadas [Lima 2017].
Este trabalho apresenta uma metodologia para construc¸ão 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 álogo em linguagem natural, Arandu processa as sentenc¸as e
constrói axiomas lógicos que irão compor a ontologia, com expressividadeALC . Durante
o processo de construc¸ão, Arandu sugere definic¸ões 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 próxima sec¸ão a seguinte questão de pesquisa.
3. Questão de Pesquisa
Como construir uma ontologia de dom ı́nio baseada em definic¸ões de uma ontologia de
topo, a partir de um sistema de diálogo?
4. Proposta
Este trabalho apresenta uma metodologia para construc¸ão de ontologias, por meio de um
Chatbot, com suporte de uma ontologia de topo. O Chatbot desenvolvido foi nomeado de
Arandu.
Através de um di álogo em linguagem natural, Arandu processa as sentenc¸as e
constrói axiomas lógicos que irão compor a ontologia, com expressividadeALC . Durante
o processo de construc¸ão, Arandu sugere definic¸ões de classes encontradas na ontologia
de topo SUMO para que sejam reutilizadas.
A desambiguac¸ão de termos durante o processo de construc¸ ão, alinhados a uma
ontologia superior com definic¸ões prontas, garante coerência aos termos que estão sendo
definidos, favorece o reuso e amplia a capacidade de correspondência com outras ontolo
gias [Pavel and Euzenat 2013].
5. Objetivos
Esta proposta de tese tem como objetivo geral:
• construir uma metodologia para construc¸ ão de ontologias, alinhadas a uma on
tologia de topo por meio de um sistema de diálogo.
A partir deste objetivo geral esperase alcanc¸ar os seguintes objetivos espec
ı́ficos:
• desenvolver uma metodologia para construc¸ão de ontologias com definic¸ões de
uma ontologia de topo para ampliac¸ão do modelo esperado.
• construir um sistema de diálogo para construc¸ão de ontologias, portável e possı́vel
de integrac¸ão com outras ferramentas.
6. Contribuic¸ões
As Contribuic¸ões deste trabalho envolvem principalmente a área Intelig ência Artificial
aplicada. O uso de conceitos da Web Sem ântica na área de Chatterbots trar á um grande
avanc¸o para aárea.
Na literatura é possı́vel encontrar várias implementac¸ões de Chatterbots, a grande
maioria implementados na linguagem AIML. Essa estrat égia de implementac¸ão tem se
demonstrado eficiente para produzir respostas aos usuários durante uma conversa. Porém
para que o di álogo seja fluente é necess ário que haja uma base de dados com respostas
pré formuladas que serão disparadas aos usuários.
Estas respostas devem ser formuladas por um especialista chamado “bot Master”.
Embora já haja grandes bases de dados de respostas disponı́veis na Web, isso não garante
que o Chatterbot não se perca no contexto da conversa, isso porque ela mostrará a melhor
resposta de acordo com o casamento ideal de palavras utilizadas na pergunta.
Portanto, o uso de Ontologias durante um di álogo garantirá que o Chatterbot use
uma base de dados estruturada com termos contidos na Ontologia. Como proposta deste
trabalho será utilizada uma Ontologia de Topo na implementac¸ ão do Chatterbot, e também
durante a conversa o Chatterbot também criar á uma Ontologia com os termos que os
usuários fornecer ão. Isto trar á ao Chatterbot Intelig ência para compreender o contexto
da conversa, bem como poder raciocinar, realizar infer ências l ógicas e informar se h á
inconsistência lógica dos termos utilizados.
Estes pontos levantados trar ão um contribuic¸ão em profundida para a área de
Chatterbots, que tem se tornado grande tema de pesquisa recentemente, e dar á uma
contribuic¸ão em largura para a área da Web Semântica, pois a construc¸ão de Ontologias
através de diálogos facilitará este processo que muitas vezes se torna oneroso pela neces
sidade de que o especialista de domı́nio também tenha conhecimento de uma ferramenta
para construc¸ão de Ontologias.
7. Descric¸ão e Avaliac¸ão dos Resultados
Os resultados do trabalho aqui descrito ainda s ão preliminares, se limitando apenas a
testes com o prot ótipo que desempenhou um ótimo resultado na traduc¸ão de frases em
linguagem natural para DL e consequentemente a conversão para OWL.
O delineamento experimental com engenheiros a partir de um produto m ı́nimo
viável, está sendo projetado e validará a capacidade do Chatbot de construir uma ontolo
gia.
8. Comparac¸ão com Trabalhos Relacionados
O principal trabalho relacionado com esta proposta é o trabalho de [Azevedo 2015].
Azevedo desenvolveu um sistema de di álogo que captura fatos, representaos adequada
mente sob a forma de ontologias em lógicas de descric¸ão, realiza raciocı́nio de subsunc¸ão
e inconsist ência, deduzindo novos fatos sobre eles a partir de di álogos com indiv ı́duos
sociais. O trabalho proposto neste relat ório é uma evoluc¸ão do trabalho de Azevedo, tra
balho esse que foi desenvolvido pelo mesmo grupo de pesquisa do CIN/UFPE. Dentre
várias evoluc¸ões que ser ão realizadas podese destacar o uso de Ontologias de Topo e a
ampliac¸ão da capacidade de racı́cionio do Chatterbot.
A partir de buscas na literatura tamb ém foi possı́vel identificar que o trabalho
de [Zambiasi 2012] tem alguma relac¸ ão pelo fato de um dos objetivos espec ı́ficos da
evoluc¸ão do trabalho de [Azevedo 2015] é deixar o Chatterbot desenvolvido o mais
próximo de um framework que possa ser reutilizado para futuras inovac¸ões.
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