Relatório do Trabalho de Conclusão do Curso, requisito

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA
DEPARTAMENTO DE INFORMÁTICA E ESTATÍSTICA – INE
CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO
REENGENHARIA DO ONTOCOVER:
UMA BIBLIOTECA JAVA PARA MANIPULAR ONTOLOGIAS EM
APLICAÇÕES DA WEB SEMÂNTICA.
Florianópolis, 2007.
UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA
DEPARTAMENTO DE INFORMÁTICA E ESTATÍSTICA – INE
CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO
REENGENHARIA DO ONTOCOVER,
UMA BIBLIOTECA JAVA PARA MANIPULAR ONTOLOGIAS EM
APLICAÇÕES DA WEB SEMÂNTICA.
Relatório do Trabalho de Conclusão
do Curso, requisito da disciplina de
Projetos I, Prof. Renato Cislaghi, do
curso de Ciências da Computação da
Universidade Federal de Santa
Catarina.
Autor: Marcelo Oliveira de Moraes
Orientação: Professor Renato Fileto
Florianópolis, 2007.
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RESUMO
Este projeto visa realizar estudos sobre conceitos, técnicas e ferramentas
da Web Semântica e aplicar os conhecimentos obtidos no aperfeiçoamento de
uma biblioteca Java, denominada OntoCover, para manipulação de ontologias em
aplicações baseadas em conhecimento.
Palavras-chave: Web semântica, ontologia, visões de ontologias,
coberturas ontológicas, OntoCover.
3
SUMÁRIO
1
OBJETIVO...................................................................................
05
1.1
TEMA............................................................................................ 05
1.2
OBJETIVO GERAL....................................................................... 06
1.3
OBJETIVOS ESPECÍFICOS........................................................ 06
2
MOTIVAÇÃO................................................................................ 07
3
ARQUITETURA............................................................................ 08
4
ATUALIZAÇÕES REALIZADAS................................................. 09
5
TRABALHO FUTURO.................................................................. 10
6
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS............................................ 11
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1. OBJETIVO
1.1. Tema
Realizar uma reengenharia no OntoCover, uma biblioteca Java para
carregar, extrair visões e permitir a navegação em ontologias, bem como
definir e comparar descritores semânticos baseados em visões de
ontologias, para utilização em aplicações da Web semântica. O Ontocover
permite carregar e manipular ontologias a partir de arquivos RDF, OWL ou
de sistemas de gerenciamento de bancos de dados. Atualmente, o
OntoCover utiliza o Jena versão 2 com API para a manipulação do
conhecimento expresso na forma de triplas RDF e extração das visões. Tais
visões de
ontologias têm
sido
expressas por meio de reflexão
computacional. A apresentação da visão da ontologia e navegação sobre a
mesma utilizam recursos de interface como a biblioteca AWT do Java e
uma implementação de árvore hiperbólica denominada Treebolic.
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1.2.
Objetivo Geral
Realizar um estudo abrangendo Web semântica, ontologias,
ferramentas e aplicações relacionados, para posteriormente aplicar o
conhecimento obtido na biblioteca OntoCover.
1.3.
Objetivos Específicos

Aperfeiçoar, estender e otimizar as funcionalidades da OntoCover;

Organizar o código do OntoCover e sua documentação de modo a
facilitar o reuso;

Atualizar
as
bibliotecas
utilizadas
na
implementação
atual,
considerando inclusive a seleção de novas alternativas;

Tentar incorporar uma linguagem declarativa para a especificação
das visões de ontologias, de modo a oferecer um mecanismo mais
adequado que os recursos de reflexão computacional utilizados
atualmente para esta finalidade.
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2
Motivação
A Web Semântica é uma área de pesquisa em expansão que busca
estender o papel dos computadores no suporte a diversas atividades
humanas. Ela propõe a formalização do conhecimento na forma de
ontologias de modo a permitir a agentes e outros programas manipular
recursos (dados e serviços) publicados na Web de maneira mais inteligente
e precisa. O OntoCover é uma biblioteca para a manipulação de ontologias,
com funcionalidades para extração de visões de ontologias, navegação
nessas visões, especificação e comparação de descritores semânticos
baseados nessas visões, constituindo pois uma contribuição para o
desenvolvimento de aplicações sobre a Web semântica.
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Arquitetura
Protégé
OntoCover
 Carga e extração de
visões de ontologias
 Visualização / Navegação
nas visões
 Seleção e comparação
de coberturas ontológicas
Programa Aplicativo
BD de
Instâncias
Ontologia em
RDF/RDFS
Figura 1: Componentes relacionados com a biblioteca OntoCover.
A Figura 1 ilustra o funcionamento da biblioteca com as partes
envolvidas. O Protégé fica encarregado da construção da Ontologia, esta
será armazenada em arquivos do tipo RDF/ RDFS. As instâncias referentes
aos conceitos da ontologia podem ser armazenadas numa base de dados
(BD de Instâncias) e carregadas posteriormente. O OntoCover por ser um
biblioteca têm a necessidade de estar contido em um Programa Aplicativo
que forneça a Ontologia e extraia da biblioteca as funcionalidades
necessárias para a aplicação.
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4
Atualizações Realizadas.
O OntoCover necessitava duma atualização em suas bibliotecas:

Jena na versão 2.0 (08/2003) foi atualizada para a versão
2.5.1(01/2007).
Houve a necessidade da inclusão das
bibliotecas “commons-logging” e “iri” ambas pertencentes ao
pacote da nova versão do Jena.

Driver jdbc do postgresql da versão 7.3 para a 8.2.
Algumas classes pertencentes a essas versões antigas ficaram com
alguns
métodos
obsoletos,
com
isso
foi
necessário
consultar
a
documentação para realizar as alterações de modo a não prejudicar as
funcionalidades presentes no OntoCover.
Além das bibliotecas, o código precisou sofrer ajustes uma vez que
foi projetado quando estava na versão 1.4 o Java. Para se adaptar versão
6, foram necessárias essas adaptações:

Instanciação das Coleções Java no formato parametrizado.

Alguns objetos tinham um nome que passou a ser palavra
reservada na versão 6 do Java, foi necessário mudar o nome
do objeto.
Essa manutenção no código em nada afetou as funcionalidades e
assinaturas de métodos públicos. Com isso a compatibilidade de código
não foi prejudicada sendo desnecessária eventuais mudanças nos
Programas Aplicativos que utilizavam a versão antiga e queiram migrar para
a nova.
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5
Trabalho Futuro
A pesquisa realizada em termos de ferramentas e artigos inerentes a
Web Semântica gerou duas possibilidades de ser seguida:

Permitir a criação semi-automática de índices que associe um
conceito da ontologia a um arquivo que tenha semântica
coerente com o conceito – a análise da precisão fica a cargo
do usuário, optando por relacionar ou não o arquivo ao
conceito. Esta seria uma funcionalidade adicional tornando
possível abrir arquivos de acordo com a navegação na
Ontologia.
A
biblioteca
Lucene
seria
encarregada
da
indexação sendo incorporada ao OntoCover.

No caso acima a partir da Ontologia chegamos aos arquivos,
mas também seria interessante a partir de um arquivo texto
obtermos conceitos da Ontologia. Para isso seria necessário
um estudo intenso da ferramenta Gate, que atua no
processamento de linguagem natural. Uma vez implementado
será viável um paciente ao receber uma receita médica saber
onde comprar o remédio em sua região, bastando selecionar o
nome do remédio, por exemplo.
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Referências Bibliográficas
Davies, J., Studer, R., Warren, P. (Eds.) Semantic Web Technologies: trends
and research in ontology-based Systems, John Wiley & Sons, 2006
T. Berners-Lee, J. Hendler, and O. Lassila. The semantic web. Scientific
American, May 2001
FILETO, Renato; MEDEIROS, Claudia Bauzer ; PU, Calton ; LIU, Ling ;
ASSAD, Eduardo Delgado. Building a Semantic Web System for Scientific
Applications: An Engineering Approach. In: Intl. Conf. on Web Information
System Engineering (WISE), 2005, New York. Lecture Notes in Computer
Science. New York : Springer, 2005. v. 3806. p. 633-642.
Documentação do PostgreSQL. Disponível em: <http://www.postgresql.org>.
Acesso em: 02 fev. 2007.
Documentação da biblioteca Jena. Disponível em <http://jena.sourceforge.net>.
Acesso em:02 fev. 2007.
Documentação do Lucene. Disponível em <http://lucene.apache.org>. Acesso
em: 02 fev. 2007.
Gate. Disponível em <http://gate.ac.uk>. Acesso em : 04 fev. 2007.
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