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|title=Pesquisa sobre Ontologia no Instituto de Informática da UFRGS
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==Pesquisa sobre Ontologia no Instituto de Informática da UFRGS==
https://ceur-ws.org/Vol-728/paper1.pdf
Pesquisa sobre Ontologia
no Instituto de Informática da UFRGS
José Palazzo M. de Oliveira, Rosa Viccari, Mara Abel
Instituto de Informática, UFRGS, Porto Alegre, Brasil
{palazzo, rosa, marabel}@inf.ufrgs.br
1 Apresentação do Instituto
O Instituto de Informática é um centro de excelência em educação, pesquisa e ino-
vação em Ciência da Computação e Engenharia da Computação. Os cursos do INF,
Ciência da Computação e Engenharia da Computação, receberam a nota mais alta
entre os cursos avaliados no Índice Geral de Cursos 2009, divulgado pelo Ministério
da Educação. A Universidade recebeu o conceito final 5, nota máxima, sendo a se-
gunda melhor dentre 180 universidades brasileiras avaliadas, entre públicas e priva-
das. O Instituto de Informática possui uma infraestrutura que compreende muitos
laboratórios de ensino com cerca de 500 computadores em rede, 35 laboratórios de
pesquisa, 4 anfiteatros, um centro de eventos e uma biblioteca especializada com mais
de 24.000 volumes. Seu corpo docente conta com 71 professores, o que o torna um
dos maiores grupos do país em Ciência da Computação e Engenharia de Computação.
Tem como característica importante uma forte interdisciplinaridade entre pesquisa
orientada a software e pesquisa orientada a hardware. O Instituto também conta com
36 técnicos para apoiar uma comunidade de mais de 700 estudantes de graduação e
cerca de 250 estudantes de pós-graduação.
1.1 O grupo de Sistemas de Informação
O objetivo do grupo é a investigação e o desenvolvimento de modelos, técnicas e
ferramentas nas áreas de Engenharia de Software, Modelagem Conceitual, Sistemas
na Web, Recuperação e a mineração de dados semiestruturados, foi fundado em 1976
quando do início do MSc-CC da UFRGS. Tendo em vista o número significativo de
pesquisadores que integra o grupo bem como as suas formações pós-graduadas diver-
sificadas, o grupo cobre uma variada gama de temas de pesquisa. O grupo atua nos
seguintes temas: Evolução e mineração de serviços Web, Redes e modelos sociais
aplicados a serviços Web, Bibliotecas digitais e sistemas de recomendação relaciona-
dos, Recuperação de informação Multilíngue, Integração de informação e de esque-
mas, XML, Evolução temporal, Modelagem conceitual de SI, Ontologia, Adaptabili-
dade de sistemas Web, Ensino a distância, Engenharia de Conhecimento aplicada a
Gestão de Conhecimento, Raciocínio Baseado em Casos, Métodos ágeis e integração
com abordagens tradicionais de desenvolvimento de software, desenvolvimento orien-
tado a aspectos e métodos formais no desenvolvimento de software. Em particular as
aplicações de Ontologia são direcionadas para suportar abordagens adaptativas para
sistemas de e-learning levando em conta aspectos contextuais, como contexto cultural
e pedagógicos.
1.2 O grupo Banco de Dados Inteligentes
O Grupo de Banco de Dados Inteligente (Grupo BDI) foi criado em 1993 no Insti-
tuto de Informática da UFRGS, tendo como foco a pesquisa e desenvolvimento de
sistemas de informação com capacidades de representação semântica e raciocínio.
Suas contribuições abrangem tópicos como modelagem conceitual e representação de
conhecimento, ontologias, conhecimento visual, raciocínio e métodos de solução de
problemas, sistemas especialistas, raciocínio baseado em casos e sistemas de reco-
mendação. Desde sua criação, o desenvolvimento de soluções para a gestão do conhe-
cimento em exploração de petróleo tem sido a principal área de aplicação dos resulta-
dos da pesquisa. O grupo tem uma tradição de interdisciplinaridade, agregando pes-
quisadores de Informática, Geologia e Comunicação, que buscam prover soluções
computacionais aplicadas a problemas reais. O Grupo BDI se empenha em interligar
pesquisa e indústria, transferindo tecnologia à sociedade através de parcerias com
empresas e institutos de pesquisa. O sistema Petroledge é um dos casos de sucesso no
emprego de ontologias e técnicas avançadas de modelagem conceitual e novas arqui-
teturas de sistemas. Atualmente, o Grupo BDI vem aplicando o seu esforço na pesqui-
sa de técnicas e modelos para suporte a tarefas que envolvam processamento e racio-
cínio visual.
1.3 Grupo de Inteligência Artificial
Um dos principais objetivos da Inteligência Artificial é produzir mecanismos com-
putacionais que possam substituir ou auxiliar humanos em diversas tarefas do dia-a-
dia. Em particular, as pesquisas dentro da Engenharia de Conhecimento e de áreas
correlatas, como Engenharia de Ontologias e Modelagem Conceitual, têm buscado
ferramentas para substituir ou auxiliar trabalhadores humanos em tarefas que reque-
rem um alto grau de expertise. De forma geral, este empenho tem gerado resultados
na forma que sistemas de conhecimento que são atualmente empregados com sucesso
em diversas áreas da indústria. No entanto, avanços ainda são necessários em diversas
áreas onde o atual estado da arte da Engenharia de Conhecimento não provê soluções.
Em particular, domínios onde as tarefas têm um forte componente visual, como Me-
dicina e Geologia, oferecem dificuldades e resistência à automatização ou ao desen-
volvimento de ferramentas de apoio ao especialista. Isso se dá fundamentalmente pelo
difícil processo de externalização e representação do conhecimento envolvido na
solução deste tipo de tarefa, chamado aqui de conhecimento visual. Mais especifica-
mente, definimos conhecimento visual como o conjunto de modelos mentais que
suportam o processo de raciocínio sobre a informação associada ao arranjo espacial e
outros aspectos visuais das entidades do domínio.
2 Projetos de pesquisa
A seguir apresentamos alguns dos projetos em andamento e desenvolvidos pelos
grupos acima descritos.
2.1 ProSul 2010 Multicultural
Este projeto propõe uma pesquisa original e resultados tecnológicos para implantar
mecanismos de respeito às características culturais dos usuários da Web aplicando
tecnologias de sistemas federados e de sistemas adaptáveis nos aspectos de Interface
Humano-Computador - IHC, Adaptabilidade e Engenharia de Software. O projeto
propõe contribuições significativas nas áreas de sistemas adaptativos para a Web, em
metodologias para o desenvolvimento de sistemas federados multiculturais. O objeti-
vo deste projeto é a análise do comportamento de usuários (alunos) em diferentes
regiões geográficas frente a um mesmo ambiente e conteúdo de aprendizagem a dis-
tância implantada sobre a plataforma Moodle. A plataforma servirá como base para a
coleta de dados sobre o comportamento dos alunos frente a um mesmo estudo de caso
a ser desenvolvido independentemente em cada grupo local. Será definido um proto-
colo rigoroso para avaliar as interações dos usuários, para entender e modelar as dife-
renças de estilos de navegação e de utilização de ferramentas de interação e suas in-
fluências na percepção dos conteúdos do curso e nas formas de interação entre os
participantes por meio da definição de ontologias.
2.2 Objetos de Aprendizagem baseados em agentes.
O projeto OBAA definiu um padrão para OAs, que, diferentemente dos padrões e-
xistentes (por exemplo, LOM, Dublin Core, Can Core, etc.) contempla metadados
para possibilitar o desenvolvimentos de objetos que possam ser exibidos na web, tv-
digital e dispositivos móveis. Além disso possui especificações para objetos acessí-
veis. O conjunto de metadados do OBAA foi concretizado computacionalmente atra-
vés de uma representação em Ontologia, utilizando a linguagem OWL. Através dela,
modelamos os conceitos e relações entre os metadados propostos. A escolha dessa
linguagem partiu da sua flexibilidade de utilização e ampla adoção pela comunidade
científica. Essa adoção deve-se ao fato de que a OWL é uma recomendação da W3C
(World Wide Web Consortium) para especificação de ontologias compatíveis com a
iniciativa da Web Semântica . Dessa forma, busca-se lidar com a heterogeneidade das
representações de conhecimento através de uma linguagem padronizada para desen-
volvê-las. Ademais, a representação de conhecimento OWL, em sua variação DL
(Description Logics) possibilita verificação sintática e semântica (quanto as relações
previamente estabelecidas na ontologia) além do uso de inferências e sistemas de
pesquisa de lógica descritiva. Atualmente os testes realizados visam associar a(s)
ontologia(s) Objetos de Aprendizagem e Usuários sob a forma de indivíduos, onde
suas caraterísticas são associadas aos metadados através de Propriedades de Objetos e
seus conteúdos através de propriedades de dados.
2.3 Universal 2010 Adaptabilidade
O objetivo principal deste trabalho é desenvolver uma solução para o problema da
adaptação e recomendação de ações sensíveis às situações vivenciadas por usuário em
sistemas adaptativos na Web. Este problema é critico por englobar, direta ou indire-
tamente, diversas questões que são atualmente foco de pesquisa para áreas relaciona-
das ao desenvolvimento de sistemas sensíveis ao contexto, dentre as quais se desta-
cam: (i) as formas de obtenção de dados relativos ao contexto do usuário, os quais
levam muitas vezes a análises incertas e ambíguas; (ii) a analise dos diferentes grupos
e modelos de contexto que descrevem a situação em si, vivenciada pelo usuário no
momento corrente; (iii) as formas de avaliação e relacionamento dos dados de contex-
to do usuário, de forma a permitir inferência de sua situação atual dada uma situação e
um contexto correntes. Neste sentido, a proposta do projeto é auxiliar no uso do am-
biente Web de forma a apresentar um caráter reativo à situação vivenciada pelo usuá-
rio no momento corrente. Para isso, é necessário que o ambiente possa distinguir as
diversas particularidades existentes no cotidiano atual do usuário e se mantenha útil a
ele, independente do seu local, do dispositivo computacional utilizado, da hora e do
dia da semana. Isso tudo, respeitando as características individuais como preferências,
necessidades, objetivos, atividades. Este se torna um problema crítico devido ao gran-
de número de variáveis a serem analisadas para se manter a consistência do sistema à
realidade atual do usuário.
2.4 Ambiente de vivência assistida para pessoas idosas ALAP
O objetivo deste projeto é iniciar uma colaboração de longo prazo entre a América
Latina e a França, focada em informática médica, particularmente no uso da informá-
tica para assistir pessoas idosas a ter cuidado com sua saúde. O objetivo é definir um
ambiente seguro baseado em sensores para idosos que possuem problemas de saúde e
ficam em suas casas, auxiliando na sua vida cotidiana, transferindo tecnologia do
hospital, know-how médico e informações do hospital para a casa e vice-versa (atra-
vés de alertas). O projeto está estruturado ao entorno dos seguintes aspectos princi-
pais: ontologias para apoio à modelagem do workflow, arquitetura global de um am-
biente baseado em serviço com fontes de dados heterogêneas contendo diferentes
tipos de dados (sensores, etc.), adaptadas a diferentes dispositivos, dinâmicas e sensí-
veis ao contexto (context aware); conexão entre fluxos de dados provenientes de
diferentes sensores e dados permanentes; interfaces adaptativas para ambientes de
redes de saúde (acompanhamento médico em casa).
2.5 Projetos do grupo BDI
Atualmente, o Grupo BDI vem aplicando o seu esforço na pesquisa de técnicas e
modelos para suporte a tarefas que envolvam processamento e raciocínio visual. Co-
nhecimento visual é um elemento fundamental em tarefas realizadas em diversos
domínios, sendo de difícil externalização e representação. Parte do problema reside na
deficiência dos atuais instrumentos de representação em capturar a semântica deste
tipo de conhecimento, bem como na ausência de técnicas de raciocínio que consigam
explorar aspectos visuais das tarefas. Dentre as iniciativas recentes de pesquisa, po-
demos citar a proposição de uma abordagem para interpretação semântica de imagens
e de construtos para representação de conhecimento visual, com foco na construção
de sistemas de conhecimento para a interpretação estratigráfica em Geologia de Petró-
leo. Um dos projetos recentes propôs o uso combinado de técnicas de extração de
conteúdo por processamento de imagens e ancoramento simbólico com o suporte de
ontologias. Os resultados foram aplicados para a interpretação de registros de Raios
Gama em perfis de poços exploratórios, de modo a interpretar limites de seqüências
estratigráficas automaticamente. As ontologias são construídas para dar suporte à
descrição e à interpretação geológica. Para isso, o grupo está pesquisado um método
de raciocínio que tira proveito da fundamentação ontológica dos construtos icônicos
para estruturar o conhecimento inferencial que dá suporte a tarefa de interpretação
visual. O método de raciocínio busca extrair automaticamente a interpretação dos
processos deposicionais que produziram as fácies sedimentares descritas com a utili-
zação da ontologia.
3 Participantes no II da UFRGS
José Palazzo M. de Oliveira é Professor Titular do II da UFRGS. Possui gradua-
ção em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul,
mestrado em Ciências da Computação pela Universidade Federal do Rio Grande
do Sul e doutorado em Informática pelo Instituto Nacional Politécnico de Greno-
ble. Tem experiência na área de Ciência da Computação, com ênfase em Siste-
mas de Informação, atuando principalmente nos seguintes temas: ontologia, mo-
delagem conceitual, ensino a distância, banco de dados, sistemas de informação e
sistemas na Web.
Rosa Viccari é Professora Associada do II da UFRGS, graduada em Tecnólogo
Em Processamento de Dados pela Universidade do Vale do Rio dos Sinos, tem
mestrado em Ciência da Computação pela Universidade Federal do Rio Grande
do Sul e doutorado em Engenharia Eletrotécnica e Computadores da Universida-
de de Coimbra. Tem experiência em Ciência da Computação, com foco em Ciên-
cia da Computação, atuando principalmente nos seguintes temas: Inteligência Ar-
tificial, sistemas multiagentes, sistemas tutores inteligentes, informática na edu-
cação e ensino à distância.
Mara Abel é Professora Associada do II da UFRGS, possui graduação em Geolo-
gia pelo Instituto de Geociências, mestrado em Computação pelo Instituto de In-
formática e doutorado em Computação pela Universidade Federal do Rio Grande
do Sul, coordenadora de Projeto do Programa PRIME, membro do Comite de Es-
truturação do Parque Tecnológico da UFRGS e do Conselho da Secretaria de De-
senvolvimento Tecnológico da UFRGS.
José Valdeni de Lima é Professor Associado do II da UFRGS, possui Graduação
em Processamento de Dados pela Universidade Federal do Ceará (1978), Mestra-
do em Ciências da Computação pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul
e doutorado em Informática pela Université Joseph Fourier - Grenoble. Tem ex-
periência na área de Ciência da Computação, com ênfase em Sistemas Hipermí-
dias atuando principalmente nos seguintes temas: Aprendizagem Ubíqua, Hiper-
documentos como Objetos de Aprendizagem, Sistemas de Recomendação, Awa-
reness, Workflow e Sistemas Cooperativos (CSCW).
Leandro Krug Wives é Professor Adjunto do II da UFRGS. Possui doutorado e
mestrado na área de Ciência da Computação, ambos pelo PPGC da UFRGS. Pos-
sui graduação em Ciência da Computação pela Universidade Católica de Pelotas
(UCPEL). Suas áreas de pesquisa e atuação são Text Mining, Clustering, Recupe-
ração de Informações e Sistemas de Recomendação.
O grupo conta ainda com os seguintes pesquisadores, alunos de doutorado e mes-
trado trabalhando em tópicos relacionados com Ontologia: Alexandre Lorenzatti
(MSc), Ana Marilza Pernas, Daniel Lichtnow, Douglas Eduardo Rosa, Gabriel
Moser, Giseli Rabelo Lopes, Isabela Gasparini, Joel Luis Carbonera, Jonas Bule-
gon Gassen, Leila Weitzel, Sandro Rama Fiorini (MSc).
4 Algumas publicações do grupo
Bercelos, C. F. ; Gluz, J. C. ; Viccari, R. M. . An Agent-based Federated Learning Object
Search Service. Journal of E-Learning and Learning Objects, v. 7, p. 37-54, 2011.
Maamar, Zakaria ; Wives, Leandro Krug ; Youakim, Badr ; Elnaffar, Said ; Boukadi, K. ;
Faci, N. . LinkedWS: A Novel Web Services Discovery Model Based on the Metaphor of "Social
Networks". Simulation Modelling Practice and Theory, v. 19, p. 121-132, 2011.
Daronco, Leonardo Crauss ; Roesler, Valter ; Lima, J. V. ; Balbinot, Ricardo . Quality
analysis of scalable video coding on unstable transmissions. Multimedia Tools and Applica-
tions, p. 1-27, 2011.
Fiorini, S. R., M. Abel e C. M. S. Scherer. Semantic image interpretation of gamma ray
profiles in petroleum exploration Expert Systems with Applications, v.38, n.4, April 2011
p.3724-3734 2011.
Maamar, Zakaria ; Santos, Pedro ; Wives, Leandro Krug ; Palazzo M. de Oliveira, J.;
Badr, Youakim ; Faci, Nora . Using Social Networks to Web Services Discovery. IEEE Internet
Computing, 2011.
Viccari, R. M. ; Ribeiro, A. M. ; Silva, Júlia Marques Carvalho da ; Santos, É. R. ; Pri-
mo, T. ; Bez, M. R. . Brazilian Proposal for Agent-Based Learning Objects Metadata Standard
- OBAA. In: 4th International Conference, MTSR 2010, 2010, Alcalá de Henares. Metadata
and Semantics Research Conference. New York : Springer Berlin Heidelberg, 2010. v. 108. p.
300-311.
Loh, Stanley ; Lichtnow, Daniel ; Kampf, Adriana Justin Cerveira ; Palazzo M. de Oli-
veira, José . Recommendation of Complementary Material during Chat Discussions. Knowled-
ge Management & E-Learning, v. 2, p. 90-105, 2010.
Gasparini, Isabela ; Pimenta, Marcelo Soares ; Palazzo M. de Oliveira, José ; Kemczins-
ki, Avanilde . Usability in an Adaptive e-Learning Environment: Lessons from AdaptWeb. IEEE
Learning Technology Newsletter, v. 12, p. 13-15, 2010.
Boff, Elisa ; Flores, Cecilia Dias ; Respicio, A. ; Viccari, R. M. . Collaborative groups in
a medical learning environment. Journal Intelligent Decision Technologies, v. 4, p. 125-140,
2010.
Lorenzi, Fabiana ; Baldo, G. ; Costa, R. ; Abel, M. ; Bazzan, Ana Lucia Cetetich; Ricci,
Francesco . A Trust Model for Multiagent Recommendations. Journal of Emerging Technologi-
es in Web Intelligence, v. 2, p. 310-318, 2010.
Silva, Lydia ; Medina, K. ; Marsicano, M. ; Palazzo M. de Oliveira, José . Reasoning on
the Semantic Web for Adaptive Hypermedia. Journal of Web Engineering, v. 7, p. 25-41, 2008.
Garcia, Luis Fernando Fortes ; Lima, J. V. ; Loh, Stanley ; Palazzo M. de Oliveira, José;
Using Ontological Modeling in a Context-Aware Summarization System to Adapt Text for
Mobile Devices. Lecture Notes in Computer Science, v. 4512, p. 144-154, 2008.
Abel, M., L. A. L. Silva, J. A. Campbell e L. F. De Ros. Knowledge acquisition and inter-
pretation problem-solving methods for visual expertise: a study of petroleum-reservoir evalua-
tion. Journal of Petroleum Science and Engineering., v.47, n.1/2, May. 2005, p.51-69. 2005.
Abel, M., L. A. L. Silva, L. F. De Ros, L. S. Mastella, J. A. Campbell e T. Novello. Petro-
Grapher: Managing petrographic data and knowledge using an intelligent database applica-
tion. Expert Systems with Applications, v.26, n.1 SPECISS, p.9-18. 2004.