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Onto4AllEditor: um editor web gráfico para construção de ontologias por todos os tipos de usuários da informação
Fabrício Martins Mendonça; Lucas Piazzi Castro; Jairo Francisco Souza;
Fabrício Martins Mendonça; Lucas Piazzi Castro; Jairo Francisco Souza; Maurício Barcellos Almeida; Eduardo Ribeiro Felipe
Onto4AllEditor: um editor web gráfico para construção de ontologias por todos os tipos de usuários da informação
Em Questão, vol. 27, núm. 3, pp. 401-430, 2021
Universidade Federal do Rio Grande do Sul
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Resumo: Ontologias são artefatos de representação do conhecimento utilizados no âmbito da Ciência da Informação, principalmente no campo da Organização do Conhecimento, bem como em áreas relacionadas. Mesmo que o tema já venha sendo disseminado há mais de duas décadas, a construção de ontologias ainda traz desafios para profissionais, pesquisadores e estudantes da Ciência da Informação. Tais desafios estão relacionados, principalmente, ao jargão lógico-filosófico necessário, a etapa formalização de conhecimento e a complexidade dos editores disponíveis, voltados para a computação. A presente pesquisa objetiva trazer uma alternativa a tais desafios. Apresenta-se aqui o Onto4AllEditor, um editor de ontologias gráfico, colaborativo e baseado na Web, que inclui recursos simples e intuitivos. Baseado na metodologia OntoForInfoScience, o editor foi planejado para facilitar o trabalho de usuários com níveis de experiência variados, objetivando popularizar a construção de ontologias. O artigo debate as limitações dos editores populares disponíveis e os compara ao que é oferecido pelo Onto4AllEditor. Conclui-se que o Onto4AllEditor, mesmo que já inclua recursos avançados, facilita a construção de ontologias, em particular, para aqueles usuários que estão iniciando nesse tipo de atividade.

Palavras-chave:Editor de ontologiaEditor de ontologia,Construção de ontologiaConstrução de ontologia,Representação do ConhecimentoRepresentação do Conhecimento.

Abstract: Abstract: Ontologies are knowledge representation artifacts used in the scope of Information Science, mainly in the field of Knowledge Organization, as well as in related areas. Even though the theme has been disseminated for more than two decades, the construction of ontologies still poses challenges for professionals, researchers and students of Information Science. Such challenges are mainly related to the logical-philosophical jargon required for the knowledge formalization stage and to the complexity of the available editors focused on computing. This research aims to provide an alternative to such challenges. We present here the Onto4AllEditor, a graphical, collaborative and web-based ontology editor, which includes simple and intuitive features. Based on the OntoForInfoScience methodology, the editor was designed to facilitate the work of users with distinguished levels of experience, with the aim of popularizing the construction of ontologies. We discuss the limitations of the popular editors available and compares them to which is offered by Onto4AllEditor. Finally, we conclude that Onto4AllEditor, even already including some advanced features, simplify the construction of ontologies, in particular, for those users who are starting in this type of activity.

Keywords: Ontology editor, Ontology construction, Knowledge representation.

Carátula del artículo

Onto4AllEditor: um editor web gráfico para construção de ontologias por todos os tipos de usuários da informação

Fabrício Martins Mendonça1
Universidade Federal de Juiz de Fora, Brasil
Lucas Piazzi Castro2
Universidade Federal de Juiz de Fora, Brasil
Jairo Francisco Souza3
Universidade Federal de Juiz de Fora, Brasil
Maurício Barcellos Almeida4
Universidade Federal de Minas Gerais, Brasil
Eduardo Ribeiro Felipe5
Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri, Brasil
Em Questão, vol. 27, núm. 3, pp. 401-430, 2021
Universidade Federal do Rio Grande do Sul

Recepción: 22 Julio 2020

Aprobación: 10 Octubre 2020

1 Introdução

A ontologia é um tema há muito estudado na Filosofia e representa um ramo da Metafísica preocupado com o que existe (BLACKBURN, 1996). Do ponto de vista teórico, a Ciência da Informação (CI), como Ciência Social Aplicada, se aproximou de teorias da Filosofia na perspectiva de estudos ontológicos. Do ponto de vista do artefato, somente a partir da década de 1990 – em trabalhos como o de Soergel (1997) e Vickery (1997) – as pesquisas evoluíram e as ontologias passaram a ser consideradas um tipo de sistema de organização do conhecimento. Junto a outros artefatos como, por exemplo, os tesauros, compõe assim um espectro de alternativas para fins de representação, adicionando ali uma instância capaz de expressar conhecimento formal em domínios diversos.

Representações formais, como aquelas proporcionadas pelas ontologias, cresceram em importância nos últimos anos em diferentes campos científicos que lidam intensivamente com dados. Este aumento se deve principalmente a sua possibilidade de representação inequívoca dos dados, com vantagens sobre tecnologias tradicionais como os bancos de dados, além da geração de inferências automáticas (ALMEIDA, 2020). A Ciência da Computação, por exemplo, tem usado ontologias como meio de integração entre dados heterogêneos, interoperabilidade, organização de dados na Web Semântica, e como artefato de modelagem conceitual para sistemas de informação (GUARINO, 1998; SMITH, 2004; GUIZZARDI, 2005; MENDONÇA; ZAIDAN, 2019). Na Linguística, ontologias facilitam o tratamento de dados dispersos, da complexidade e da incompletude de dados multilíngues, de questões terminológicas, além de auxiliar no desenvolvimento da área com estudos sobre semântica formal (SCHALLEY, 2019).

O presente artigo aborda a ontologia, no contexto da Ciência da Informação, como um artefato para organização e representação da informação em domínios especializados. Nesse contexto, foi criado um projeto de pesquisa, ainda em andamento, para disseminar o desenvolvimento de ontologias no âmbito da CI, bem como áreas afins. A partir da metodologia de construção de ontologias específica para a CI (MENDONÇA, 2015) – a OntoForInfoScience – desenvolveu-se o Onto4AllEditor, um editor de ontologias gráfico, baseado na Web e dotado de funcionalidades básicas para a criação de ontologias. O objetivo do presente artigo é apresentar o novo editor e os recursos de suporte aos problemas apontados em outros editores. O Onto4AllEdiotr[1] visa facilitar e popularizar a construção de ontologias, tornando acessível o desenvolvimento de ontologias por usuários sem experiência na área.

De fato, a construção de ontologias é um processo complexo e oneroso, de forma que, no âmbito da CI, se mantém os desafios para uma ampla disseminação e uso desses artefatos, os quais envolvem a necessidade de conhecimento sobre: a) o jargão técnico da área, que é multidisciplinar; b) fundamentos básicos da Lógica e princípios da Filosofia; c) noções usuais em modelagem e orientação à objetos, como classes abstratas e concretas, herança, disjunção e sobreposição, cardinalidade, dentre outras; d) formalismos e linguagens lógicas para ontologias e Web Semântica, dentre elas Resource Description Framework (RDF) e Ontology Web Language (OWL). Esses são exemplos de conteúdo nem sempre familiares a estudantes e profissionais de Ciência da Informação, cujos currículos, em geral, não privilegiam questões aplicadas.

Acrescenta-se o fato de que o uso de editores populares, como o Protégé (MUNSEN, 2015), é complexa, trabalhosa e em língua estrangeira. Alguns problemas comuns, apontados em entrevistas com usuários, são: a) falta de ambiente colaborativo para especialistas de domínio; b) falta de suporte para visualização de ontologias; c) funcionalidades pobres de depuração de erros; d) falta de suporte a pesquisa de termos para reúso; e) interface pouco amigável na navegação pela hierarquia de classes; dentre outros (VIGO, 2014). Para solucionar questões desse tipo, o Onto4AllEditor tem incorporado funcionalidades como: a) interface gráfica, colaborativa e na web; b) associação entre etapas da metodologia e tarefas de editor; c) console de avisos e erros; d) reúso de ontologias de alto nível; para citar algumas delas.

Finalmente, cabe enfatizar que nossa pesquisa aborda algumas dentre as muitas dificuldades em se construírem ontologias dentro do campo da CI. Sob essa perspectiva, faz-se necessário observar os editores em si, pois, de fato, essas ferramentas têm sua parcela na complexidade inerente ao processo de desenvolvimento de ontologias. Ainda que a dificuldade para o uso de editores seja discutida, não é objetivo do artigo colocar todo o ônus nas ferramentas existentes, mas sistematizar o estado da arte sobre tal temática e desta forma apresentar os problemas verificados pela literatura já existente.

O restante do presente artigo está organizado como segue: a seção dois aponta problemas no processo de construção de ontologias, destaca editores de ontologia, seus usos e limitações; a seção três descreve o Onto4AllEditor, suas características básicas, funcionalidades e melhorias em termos de usabilidade; a seção quatro avalia outros editores de ontologia, a partir de um conjunto de boas práticas; por fim, a quinta seção oferece considerações finais e os trabalhos futuros desta pesquisa.

2 Editores de ontologias: erros, limitações e alternativas

A atual disponibilidade de metodologias de construção, há muito estabelecidas – como por exemplo, a Methontology (GÓMEZ-PEREZ et al, 1996), o Método 101 (NOY; McGUNINESS, 2001) e a NeOn (SUÁREZ-FIGUEROA, 2008) – bem como a existência de editores de ontologias, não tem representado facilidades em construir ontologias, nem mesmo resultados livres de erro.

A literatura aponta ‘erros comuns’ de desenvolvimento, mesmo que existam diferentes abordagens e denominações, por exemplo: erros e padrões comuns (RECTOR et al., 2004); anomalias (POVEDA-VILLALÓN; SUÁREZ-FIGUEROA; PEREZ, 2010 e 2012); antipadrões (ROUSSEY; CORCHO; VILCHES-BLÁZQUEZ, 2009) (SALES; GUIZZARDI, 2015); definições mal formadas (CEUSTERS et al, 2004), (MUNN; SMITH, 2008); dentre outros. Encontram-se também propostas de classificação desses erros em conceituais, lógicos, de consistência, de completude e de concisão (GANGEMI et al., 2006) (POVEDA-VILLALÓN; SUÁREZ-FIGUEROA; PEREZ, 2010). Diante das diferentes denominações, opta-se aqui por denominar todos e genericamente, por ‘erros ontológicos’, para fins de simplicidade. Listas extensas desses erros podem ser encontradas – como por exemplo em Poveda-Villallón, Suárez-Figueroa e Perez (2012); Sales e Guizzardi (2015); Mendonça e Soares (2017) –, mas um grupo de erros básicos foi selecionado para ilustrar o tipo de situação a que se faz referência (Quadro 1).

Quadro 1 - Erros comuns na construção de ontologias.

Quadro 1
Erros comuns na construção de ontologias.

Fonte: Elaborado pelos autores (2020).

Parte dos problemas e erros na construção de ontologias podem ser creditados a limitações dos editores, os quais exigem conhecimento prévio sobre as complexas teorias que envolvem Filosofia e Lógica. Tal complexidade impõe dificuldades, especialmente, para usuários iniciantes. Aborda-se aqui, esta e outras questões sobre editores de ontologias: lista-se os principais editores de ontologia com base em referências do W3C[2] e do grupo Industrial Ontologies Foundry[3] (IOF) (subseção 2.1); descrevem-se pesquisas sobre uso e avaliação de editores por usuários (subseção 2.2); apontam-se limitações dos editores disponíveis a partir de testes realizados na presente pesquisa e de melhorias identificadas na literatura (Seção 3.3).

2.1 Sobre editores de ontologia conhecidos e populares

A presente subseção lista, de forma não exaustiva, editores citados em três referências atualizadas e relevantes da área (vide Quadro 2), a saber: W3C (2020); IOF (2020); BRAUN, ESTEVEZ e FILLOTTRANI (2018). Os editores estão listados em ordem alfabética e separados em editores disponíveis e editores inativos.

Quadro 2
Exemplos de editores de ontologia.

Fonte: Elaborado pelos autores (2020).

Fonte: Elaborado pelos autores (2020).

2.2 Sobre a utilização de editores de ontologia

Para verificar como os editores de ontologia são vistos e utilizados, realizou-se uma revisão de literatura não sistemática, a qual retornou duas dezenas de trabalhos nos últimos dez anos. Essas pesquisas trazem impressões sobre funcionalidades e dificuldades em usar os editores.

Uma pesquisa quantitativa com 65 profissionais que trabalham com ontologias identificou, dentre outras questões, os editores preferidos (WARREN, 2013). OProtégé apareceu como o mais utilizado, na preferência de 50% dos entrevistados. O TopBraid Composer apareceu em segundo lugar com 14%. O NeOn Toolkit (MICHAEL; WATERFELD, 2012), o CmapTools (CAÑAS et al, 2004) e o SWOOP (KALYANPUR et al, 2006) apareceram, respectivamente, com 6%, 5% e 4%. Por fim, um editor para Biomedicina, o OBO Edit (DAY-RICHTER; HARRIS; HAENDEL, 2007) foi citado por 3% dos entrevistados.

Outra pesquisa apresentou aos participantes, tarefas em cinco editores distintos, a saber: TopBraid Composer, Protégé, SWOOP, NeOn Toolkit e CmapTools (MALIK, 2017). Em seguida foi aplicado um questionário de usabilidade aos participantes. Dentre os resultados, o Protégé apareceu como o mais fácil de usar e aquele que exigiu menos tempo para as tarefas, ao passo que o IHMC CmapTool apresentou os piores resultados. O tempo para as tarefas com o Protégé foi cerca da metade em comparação com outros editores como TopBraid, NeOn e SWOOP. No teste de usabilidade, TopBraid Composer conseguiu o melhor resultado, seguido pelo Protégé, SWOOP, NeOn Toolkit e CmapTools, respectivamente. Apesar de ser o melhor pontuado em usabilidade, o TopBraid não foi considerado o melhor em critérios como curva de aprendizado do software, tempo para execução das tarefas e disponibilidade. Considerando a classificação geral, feita pelos usuários da pesquisa, da melhor ferramenta, tem-se na sequência: o Protégé, seguido do TopBraid Composer, do NeOn Toolkit, do SWOOP e do IHMC Cmap Tools.

Em entrevista com cerca de 30 profissionais de ontologias, questionou-se qual o melhor editor para iniciantes (SIRICHAROEN, 2018). O Protégé foi o indicado como o mais adequado e, dentre os outros, apenas o TopBraid Composer teve mais de uma menção. Os resultados mostraram que cerca de 70% dos profissionais recomendam o Protégé e apenas 10% indicaram o TopBraid Composer. As demais ferramentas envolvidas foram NeOn Toolkit, SWOOP, OntoStudio. Um dos aspectos mencionados por aqueles que escolheram o Protégé foi o tutorial (pizza). Outros motivos que incluem sua grande comunidade de usuários, é o fato de ser gratuito e de ter código aberto.

2.3 Limitações atuais

Até aqui, foi apresentada uma lista de editores de ontologia, além de trabalhos sobre a sua utilização e de avaliação pelos usuários. Com base nessas referências, foram compiladas as limitações dos editores que influenciam, de alguma maneira, a atuação de usuários que desejam construir ontologias. Foram identificadas como principais limitações:

a) Problemas com a visualização gráfica, seja a ausência dela ou a sua navegação pouco amigável: poucas ferramentas permitem que o usuário interaja dinamicamente com o modelo gráfico da ontologia, especificando classes, relações e propriedades;

b) Falta de suporte para visualização de ontologias nos ambientes selecionados e preferidos pelos usuários, assim como interface pouco amigável na navegação pela hierarquia de classes (VIGO, 2014);

c) Necessidade de um ambiente colaborativo entre os especialistas do domínio, pois um fator prejudicial nesse sentido é o fato de que muitos editores de ontologia não estão disponíveis na web (ALATRISH, 2013; VIGO, 2014);

d) Falta de suporte metodológico implícito no desenvolvimento da ontologia do editor, como, por exemplo, ações que orientem os usuários nas tarefas (ALATRISH, 2013);

e) O tempo dispendido para executar tarefas de construção da ontologia em editores é grande devido a sua complexidade (MALIK, 2017; SIRICHAROEN, 2018);

f) Resultados pobres na depuração de erros da ontologia (VIGO, 2014);

g) Falta de suporte para pesquisa de termos em ontologias externas para fins de reuso (ALATRISH, 2013; VIGO, 2014);

h) Grande variedade de sintaxes de linguagens formais para importação e exportação (ALATRISH, 2013), o que pode prejudicar a interoperabilidade semântica;

i) Falta de suporte aos resultados e ao funcionamento de reasoners em alguns editores (ALATRISH, 2013; VIGO, 2014);

j) A extensibilidade dos editores é assegurada, em grande parte, pela inclusão de plug-ins, o que aumenta a sua complexidade (ALATRISH, 2013);

k) Muitos editores de ontologias foram descontinuados, não estão mais disponíveis ou já não recebem mais atualizações;

l) Editores de ontologia comerciais, em geral, tem licença de alto preço, o que sugere que podem ser usados apenas por empresas;

m) Falta de suporte à inserção, resultado e falhas em axiomas (VIGO, 2014);

n) Não há um padrão para armazenamento nos editores, que podem estar ali em arquivos HTML e XML ou em bancos de dados relacionais (ALATRISH, 2013);

o) Falta de suporte e gestão de backup das ontologias, em particular, aos baseados na Web (ALATRISH, 2013).

Tais limitações sugerem que os editores de ontologia disponíveis, de maneira geral, ainda necessitam de melhorias do ponto de vista de funcionalidades e facilidade de uso por seus usuários. Essa é uma das razões do projeto ao qual pertence a presente pesquisa, além das já conhecidas dificuldades de estudantes, pesquisadores e profissionais de Ciência da Informação (CI) na construção de ontologias. Cabe destacar também que o Onto4AllEditor não é solução para todas limitações e erros ontológicos, porém contribui sobremaneira para o uso de ontologias em Ciência da Informação (CI) por ter sido concebido e construído por profissionais da área, que conhecem as dificuldades e planejaram funcionalidades amigáveis e instruções para as tarefas de forma acessível.

3 Onto4AllEditor: características, funcionalidades e etapas

A presente seção descreve o Onto4AllEditor apresentando características, funcionalidades e etapas para criação de ontologias no editor. Inicialmente, é importante mencionar que a teoria que fundamenta o Onto4AllEditor é a metodologia OntoForInfoScience (MENDONÇA, 2015). Mendonça (2015) explica que a metodologia tem como característica principal uma abordagem detalhada das etapas e tarefas do ciclo de desenvolvimento ontológico, de forma a possibilitar melhor compreensão das atividades necessárias à construção de ontologias para diferentes tipos de desenvolvedores, dos menos aos mais experientes. Esse também é um dos propósitos do Onto4AllEditor. Embora o editor se oriente pela OntoForInfoScience,trata-se de software independente e, por isso, pode ser utilizado com qualquer outra metodologia ou mesmo sem seguir alguma. As etapas da OntoForInfoScience, no escopo editor, servem para orientar os usuários nas etapas necessárias de construção, mesmo que segui-las não seja obrigatório.

O diferencial do Onto4AllEditor em relação aos demais editores avaliados corresponde às facilidades oferecidas no desenvolvimento por usuários sem experiência. Nesse sentido, foram incorporadas as seguintes funcionalidades principais: a) interface gráfica e colaborativa, disponível na web; b) suporte metodológico para tarefas executadas no editor; c) reúso de ontologias de alto nível; d) console de avisos e erros dinâmico (em tempo real) do modelo gráfico da ontologia; e) relatórios de erros e do conteúdo ontológico; f) editor de tesauros; dentre outros recursos.

A tela principal do editor é intuitiva e inclui uma área de desenho gráfico para modelagem da ontologia no ambiente Web (Figura 1). As funcionalidades do Onto4AllEditor são acessadas através de menu dinâmico, à esquerda da tela, com um ícone específico para cada possibilidade. Também à esquerda da interface está a paleta de elementos gráficos (classes e relações), a qual foi separada em dois grupos: a) Basic Ontology: contém apenas classes, e relações básicas is_a, part_of, instance_of, além da new_relation (para relações do usuário); b) Advanced Ontology: contém outros relações ontológicas – por exemplo, derives_from, contained_in, located_in, realized_in – pré-cadastradas no editor e oriundas de ontologias de alto nível - Basic Formal Ontology (BFO) e a Relation Ontology (RO).


Figura 1
Tela principal do Onto4AllEditor e sua interface gráfica
Fonte: Elaborado pelos autores.

Cores e legendas podem ser usadas para informações relevantes como, por exemplo, classes importadas. Na Figura 1, apresenta-se um fragmento da HEMONTO, uma ontologia sobre hemoterapia (MENDONÇA; ALMEIDA, 2013) que importa classes da BFO e do Foundational Model Anatomy (FMA). O reuso de ontologias é uma prática recomendada na literatura da área (DEGEN et al., 2001) (GRENON; SMITH, 2004) que está presente tanto na OntoForInfoScience quanto no Onto4AllEditor. O editor fornece a funcionalidade de busca às classes e relações cadastradas para facilitar o reúso, conforme apresentado na paleta à esquerda (Figura 1), na qual classes são representadas em cor mais escura e relações em cinza mais claro.

Sobre o suporte metodológico, o Onto4AllEditor é capaz de realizar sete etapas das oito previstas na OntoForInfoScience, a saber: 1) Especificação; 3) Conceitualização; 4) Fundamentação; 5) Formalização; 6) Avaliação; 7) Documentação; 8) Publicação. A segunda etapa da metodologia - aquisição e extração de conhecimento - é a única não realizada, pois envolve aquisição do conhecimento do domínio a partir de fontes de informação.

De forma a orientar o desenvolvedor, as etapas da metodologia são exibidas em uma caixa de diálogo com progressão (vide Figura 2). Ao acessar uma etapa específica, o editor abre outra caixa de diálogo (vide Figura 2) contendo a descrição da etapa e as tarefas a executar. A Figura 2 explica a primeira etapa – especificação da ontologia – e como realizá-la a partir de um template.


Figura 2
Suporte metodológico fornecido pelo Onto4AllEditor
Fonte: Elaborado pelos autores (2020).

As etapas três, quatro e cinco são realizadas via comandos disponíveis na interface, com funções que possibilitam a inserção de elementos obrigatórios, que incluem:

a) Inserção de classes, relações e instâncias (paleta esquerda, Figura 1)

b) Definição de propriedades de classes e de relações (ao clicar em uma classe ou relação é aberta uma caixa de diálogo com suas propriedades, vide Figura 3). A Figura 3 ilustra o preenchimento das propriedades de uma classe de uma dada ontologia. No exemplo, estão sendo definidas as propriedades da classe “portion of body substance”.

c) Inserção de axiomas com validação da sintaxe (mesma caixa de diálogo de propriedades através dos campos SubClassOf, DisjointWith e EquivalentTo, vide Figura 3);

d) Especificação de questões de competência (template da etapa especificação).

e)

Figura 3 - Caixa de diálogo para preenchimento das propriedades de classes e relações da ontologia.


Figura 3
Caixa de diálogo para preenchimento das propriedades de classes e relações da ontologia
Fonte: Elaborado pelos autores (2020).

A sexta etapa, de avaliação da ontologia, foi implementada através de um console de avisos (vide Figura 4). Ao contrário dos erros detectados em programação, o Onto4AllEditor apenas alerta seus usuários sobre erros metodológicos, os quais não são de correção obrigatória. Os avisos do editor são mostrados em tempo real ao usuário em uma caixa de diálogo (canto superior direito da tela, como mostra a Figura 4) e podem ser exportados para arquivo-texto.

Os avisos até então implementados no Onto4AllEditor abrangem os seguintes itens: a) classes duplicadas; b) uso incorreto da relação “instance_of”; c) herança múltipla; d) circularidade; e) uso indevido de relações inversas; f) falta de anotações e metadados; g) erros no uso do ambiente gráfico.

A Figura 4 ilustra avisos no console para uma ontologia de testes, sobre pizzas, onde o usuário recebe dois avisos (em destaque): a) herança múltipla da classe Mushroom-Pizza, que é subclasse de Pizza e de Veggie-Pizza; b) uso incorreto da relação “instance_of” entre as classes Four-Cheese-Pizza e Pizza, já que tal relação conecta instância à classe. Em ambos os casos, o console detecta dinamicamente os problemas, informando o horário, a classe ou relação, além de emitir um identificador do aviso.


Figura 4
Console de avisos de ontologia construída no Onto4AllEditor
Fonte: Elaborado pelos autores (2020).

A etapa sete, de documentação, é realizada noOnto4AllEditor ao longo de todo o processo. Além disso, o usuário pode acessar um repositório específico para gerenciar suas próprias ontologias e exportar o conteúdo da ontologia para um arquivo-texto (vide Figura 5).


Figura 5
Relatório de ontologia desenvolvida no Onto4AllEditor
Fonte: Elaborado pelos autores (2020)

A oitava e última etapa, de disponibilização da ontologia, envolve a exportação para um dos três formatos disponíveis no editor: imagem (.svg), texto semi-estruturado (.xml) e lógica (.owl). A exportação para lógica permite que a ontologia possa ser manuseada em outros editores, por exemplo, no popularProtégé, caso necessário.

4 Avaliação dos editores de ontologia

A partir da revisão dos principais editores de ontologia disponíveis (Seção 2) e da apresentação da ferramenta Onto4AllEditor (Seção 3), torna-se possível conduzir uma comparação de tais editores, traçando um panorama das características e funcionalidades de cada ferramenta, bem como de suas limitações e dificuldades dos usuários no âmbito da CI. O objetivo da presente seção é apresentar a avaliação dos editores e destacar as melhorias para construção de ontologias a partir do Onto4AllEditor.

Primeiramente, apresenta-se a avaliação dos editores já mencionados neste trabalho. Foi estabelecido um conjunto de critérios para a análise, a partir revisão de literatura sobre o tema (ALATRISH, 2013; VIGO et al., 2014; WARREN, 2013; MALIK, 2017; SIRICHAROEN, 2018). Além disso, novos critérios detectados na prática da construção de ontologias foram adicionados, tais como:

a) O editor permite visão gráfica da ontologia?

b) O editor está disponível on-line na web?

c) O editor fornece suporte ao trabalho colaborativo na web?

d) O editor oferece suporte metodológico às etapas de construção?

e) Permite importar ontologias em quais linguagens formais?

f) Permite exportar ontologias em quais linguagens formais?

g) Fornece suporte à inserção de axiomas?

h) Inclui reasoners?

i) Oferece extensibilidade através por plug-ins?

j) Está disponível em que tipo de ambiente (desktop, web ou outro)?

k) Qual a data da última atualização do editor?

l) Como são armazenadas as ontologias no editor?

m) Fornece suporte e gerenciamento de backup das ontologias construídas?

n) Para quais plataformas e sistemas operacionais está disponível?

o) Qual o tipo de licença do software?

p) O editor encontra-se disponível ou foi descontinuado?

q) É um editor de ontologias nativo?

De acordo com tais critérios sugeridos para avaliação dos editores de ontologia revisados por esta pesquisa, construiu-se o Quadro 3 (a seguir), que apresenta o resultado da avaliação dos editores de ontologias aqui realizado.

Quadro 3
Avaliação dos editores de ontologia.

Fonte: elaborado pelos autores (2020).

Uma análise geral do Quadro 3 permite identificar questões relevantes sobre os editores analisados. Em primeiro lugar, a maioria permite que o usuário interaja dinamicamente com o modelo gráfico da ontologia. Essa característica beneficia usuários com menos experiência e contribui para melhor visualização do modelo ontológico. Entretanto, a maioria dos editores não oferece a visualização do modelo da ontologia no ambiente e ferramenta preferidos do usuário, isto é, em outro software ou plug-in, mas apenas no próprio software onde a ontologia foi desenvolvida.

No que se refere à disponibilização do editor na web, nota-se que poucas ferramentas oferecem este recurso. Essa é uma característica importante para construção de ontologias por especialistas no domínio, pelo fato de possibilitar o trabalho colaborativo simultâneo e on-line. Esses recursos são nativos do Onto4AllEditor.

O suporte metodológico é outra funcionalidade de relevância para usuários menos experientes. Editores com essa característica, rara entre os avaliados, conseguem orientar seus usuários nas tarefas necessárias. Como citado antes, o editor Onto4AllEditor fornece suporte metodológico com base na OntoForInfoScience.

Com relação às funções de importação e exportação, existe uma grande variedade de sintaxes para uma linguagem formal – por exemplo, OWL/XML, RDF/XML, OWL 2.0, Turtle, Manchester Syntax etc. – e nem todos os editores avaliados fornecem suporte a esses diferentes tipos de linguagem formal. O Onto4AllEditor, nesse momento, permite importação e exportação em OWL/XML e está em processo de integração com a OWL-API para suportar todos os tipos de formatos recomendados pela W3C para ontologias – funcionalidade que será incluída na próxima versão do editor.

Outros recursos importantes são o suporte à inserção de axiomas, como como faz o Protégé através de um validador de expressões lógicas em Manchester Syntax, e a inclusão de reasoners para identificação de erros e inconsistências. O Onto4AllEditor permite, em sua versão atual, a inserção de axiomas, mas ainda não possui validador de expressões lógicas. A identificação de erros e inconsistências na ferramenta é realizada por abordagem diferente dos reasoners, a partir do console dinâmico de avisos e erros, que fornece um feedback claro e interativo dos erros cometidos. A inclusão de reasoners como plug-ins do Onto4AllEditor está prevista para as próximas versões da ferramenta, já que eles são abordagens complementares ao console de erros na avaliação do conteúdo ontológico.

Sobre a disponibilização dos editores por ambiente e sistema operacional, não existem problemas na maior parte deles. Em geral, as ferramentas podem ser executadas nos sistemas operacionais Windows, Linux e MacOS. O Onto4AllEditor inclui-se nessa lista de softwares editores que podem ser executados nesses três sistemas operacionais. O ambiente mais comum de execução é o desktop e não o ambiente web. A disponibilização no ambiente Web ajuda a tornar colaborativo o trabalho, funcionalidade que o Onto4AllEditor já tem implementada.

Quanto ao armazenamento de ontologias, a maioria dos editores permite salvá-las em um arquivo local na máquina do usuário. O Onto4AllEditor dispõe desse tipo de armazenamento, mas também pode salvar o trabalho em um banco de dados no servidor web, recurso que permite o gerenciamento de ontologias desenvolvidas por cada usuário. Com relação ao gerenciamento e suporte de backup das ontologias de cada usuário, os editores avaliados que geram apenas arquivos locais não incluem esse recurso, diferentemente daqueles que utilizam o armazenamento em banco de dados, tal como o Onto4AllEditor.

Por fim, cabe destacar outras duas funcionalidades que são diferenciais do Onto4AllEditor, mas que não foram incluídas como critério de análise (Quadro 3): a) a documentação da ontologia, desenvolvida no editor através da geração de relatórios do conteúdo ontológico; b) o reúso de ontologias, com suporte à pesquisa de termos em ontologias e repositórios ontológicos externos.

5 Considerações finais

A presente pesquisa apresentou o editor web gráfico de ontologias, Onto4AllEditor, como alternativa para modelagem ontológica, principalmente, para não especialistas em ontologias. O editor se fundamenta na OntoForInfoScience, uma metodologia de atividades do ciclo de desenvolvimento ontológico para a CI. A metodologia e o editor fazem parte de um projeto em andamento que objetiva popularizar o desenvolvimento de ontologias, fortalecendo assim a pesquisa na área de ontologias na Ciência da Informação.

Nesse estágio, a pesquisa contém limitações, sendo a principal delas uma avaliação de usabilidade mais robusta que respalde o que a prática já tem mostrado. Nesse sentido, o editor tem sido testado por professores e alunos de graduação, mestrado e doutorado da Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG) e da Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF), em disciplinas que envolvem ontologias e recuperação da informação. Além disso, o Onto4AllEditor tem sido testado, experimentalmente, no desenvolvimento de ontologias de base industrial em setores estratégicos, como a Companhia Energética de Minas Gerais (CEMIG). Espera-se, em breve, um retorno empírico no sentido de respaldar as aplicações.

Cabe ainda mencionar que alguém pode sugerir como limitação o fato de que os problemas apontados em outros editores, ao longo do texto, são de mais de cinco anos atrás. Contudo, as referências aqui apresentadas são as seminais da literatura e não se identificou nenhum estudo mais recente no processo de revisão. Ainda que o número de plug-ins de algumas ferramentas tenha aumentado nesse período, acredita-se que tal aumento não reflete necessariamente em melhorias significativas no uso dos editores de ontologia por profissionais e pesquisadores da Ciência da Informação.

Nem linguagens de modelagem, como a UML, nem linguagens lógicas, como o OWL e sua capacidade de raciocínio, figuram na formação e nas habilidades da maioria de estudantes e pesquisadores da CI. O Onto4AllEditor se justifica como forma de permitir acesso ao tema e mesmo disseminar a construção de ontologias na área. Também se justifica como uma ferramenta leve para o uso entre não-iniciados de outras áreas, como da Linguística, e para especialistas de domínio.

Conclui-se enfatizando que o principal propósito do Onto4AllEditor é ser uma ferramenta simples e acessível para construção de ontologias, de forma a popularizar a atividade entre desenvolvedores não familiarizados com questões técnicas, lógicas e filosóficas. Como trabalhos futuros, está prevista a inclusão de funcionalidades para: a) extração de termos a partir de documentos utilizando processamento de linguagem natural (PLN); b) suporte a reasoners; c) validador de expressões lógicas na inserção de axiomas; e d) funções de merging e alinhamento de ontologias desenvolvidas no editor. Os recursos futuros serão incorporados na ferramenta em forma de plug-ins. Está previsto também um pré-cadastro de classes e relações ontológicas definidas em ontologias de alto e médio nível, em particular a BFO, IAO e IOF, de forma que os usuários possam se beneficiar da estrutura já criada nesses recursos.

Por fim, é importante destacar as instituições envolvidas na pesquisa e as tecnologias usadas na implementação. O Onto4AllEditor foi desenvolvido no Laboratório de Aplicações e Inovação em Computação[4] da Universidade Federal de Juiz de Fora em parceria com o Programa de Pós-Graduação em Gestão e Organização do Conhecimento da Universidade Federal de Minas Gerais. Quanto às tecnologias usadas, o Onto4AllEditor é desenvolvido no framework Laravel versão 6.x, utilizando arquitetura Model View Controller (MVC) e as linguagens de programação PHP (back-end), HTML, CSS e Javascript (front-end) com o pacote Laravel-AdminLTE, mais um banco de dados MySQL. Em JavaScript, adotaram-se duas bibliotecas específicas: a) o mxGraph[5], modificada para permitir a criação de um componente de diagramação interativo; b) a API JQuery, utilizada nas funcionalidades dinâmicas do editor, tais como a geração de alertas. O gerenciamento e controle de versão do código-fonte é feito através do GitHub.

Material suplementario
Información adicional

Declaração de autoria: Concepção e elaboração do estudo: Fabrício Martins Mendonça, Lucas Piazzi de Castro, Jairo Francisco de Souza, Maurício Barcellos Almeida, Eduardo Ribeiro Felipe Coleta de dados: Fabrício Martins Mendonça, Lucas Piazzi de Castro, Jairo Francisco de Souza, Maurício Barcellos Almeida, Eduardo Ribeiro Felipe Análise e discussão de dados: Fabrício Martins Mendonça, Lucas Piazzi de Castro, Jairo Francisco de Souza, Maurício Barcellos Almeida, Eduardo Ribeiro Felipe Redação e revisão do manuscrito: Fabrício Martins Mendonça, Lucas Piazzi de Castro, Jairo Francisco de Souza, Maurício Barcellos Almeida, Eduardo Ribeiro Felipe

Como citar: MENDONÇA, Fabricio Martins; CASTRO, Lucas Piazzi; SOUZA, Jairo Francisco; ALMEIDA, Maurício Barcellos; FELIPE, Eduardo Ribeiro. Onto4AllEditor: um Editor Web Gráfico para Construção de Ontologias por Todos Tipos de Usuários da Informação. Em Questão, Porto Alegre, v. 27, n. 3, p.401 – 430, 2021. Doi: http://dx.doi.org/10.19132/1808-5245273.401-430

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Notas
Notas
1 Disponível em: https://www.onto4alleditor.com/. Acesso em: 29 jun. 2020.
2 Disponível em: https://www.w3.org/wiki/Ontology_editors. Acesso em: 30 jun. 2020.
3 Disponível em: https://www.industrialontologies.org/. Acesso em: 30 jun. 2020.
4 Disponível em: http://www.ufjf.br/lapic/. Acesso em: 18 mai. 2020.
5 Disponível em: https://github.com/jgraph/mxgraph. Acesso em: 18 mai. 2020.
Notas de autor
1 Doutor; Universidade Federal de Juiz de Fora, Juiz de Fora, MG, Brasil

fabricio.mendonca@ice.ufjf.br

2 Graduando; Universidade Federal de Juiz de Fora, Juiz de Fora, MG, Brasil;

lpiazzi@ice.ufjf.br

3 Doutor; Universidade Federal de Juiz de Fora, Juiz de Fora, MG, Brasil;

jairo.souza@ice.ufjf.br

4 Doutor; Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, MG, Brasil;

priv.mba@gmail.com

5 Doutor; Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri, Diamantina, MG, Brasil;

erfelipe@hotmail.com

Quadro 1
Erros comuns na construção de ontologias.

Fonte: Elaborado pelos autores (2020).
Quadro 2
Exemplos de editores de ontologia.

Fonte: Elaborado pelos autores (2020).

Figura 1
Tela principal do Onto4AllEditor e sua interface gráfica
Fonte: Elaborado pelos autores.

Figura 2
Suporte metodológico fornecido pelo Onto4AllEditor
Fonte: Elaborado pelos autores (2020).

Figura 3
Caixa de diálogo para preenchimento das propriedades de classes e relações da ontologia
Fonte: Elaborado pelos autores (2020).

Figura 4
Console de avisos de ontologia construída no Onto4AllEditor
Fonte: Elaborado pelos autores (2020).

Figura 5
Relatório de ontologia desenvolvida no Onto4AllEditor
Fonte: Elaborado pelos autores (2020)
Quadro 3
Avaliação dos editores de ontologia.

Fonte: elaborado pelos autores (2020).
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