Arquitetura

A cooperação esperada na WS pode ser realizada com padronização de protocolos e linguagens para compartilhar e reutilizar informações (ZAVITSANOS; VOUROS; PALIOURAS, 2006). O consórcio W3C coordena a WS apoiado pela indústria de

software (W3C, 2007). Este consórcio propôs uma arquitetura em camadas para construir aplicações que envolvam WS14 _{que está na sua quarta versão,}

apresentada na Figura 2. Esta arquitetura define as tecnologias necessárias para que os conteúdos dos recursos Web possam ser compreendidos pelas máquinas e sua contribuição é prover um conjunto de padrões - linguagens, sintaxe comum, métodos, entre outros.

C rip to gr af ia ( 9) URI/IRI (1) RDF-S (3b) Consulta: SPARQL (4c) Ontologia:

OWL (4a) Regras:

RIF (4b) Lógica Unificada (5)

Confiança (7) Aplicações e Interfaces c/ Usuário (8)

XML (2) Prova (6) Intercâmbio de Dados: RDF (3a) C rip to gr af ia ( 9) URI/IRI (1) RDF-S (3b) Consulta: SPARQL (4c) Ontologia:

OWL (4a) Regras:

RIF (4b) Lógica Unificada (5)

Confiança (7) Aplicações e Interfaces c/ Usuário (8)

XML (2) Prova (6)

Intercâmbio de Dados: RDF (3a)

Na primeira camada da arquitetura (1), o URI ou IRI (Internationalized Resource

Identifiers), fornece um mecanismo de identificação único, ou endereço global, para

os recursos disponibilizados na Web, permitindo que textos e imagens possam ser lidos pelos computadores em qualquer lugar, via HTTP.

Na segunda camada (2), a XML permite estruturar os documentos da Web numa hierarquia de árvore, baseada em marcas, criadas pelo usuário. O papel da XML é limitado à sintaxe, para portar a troca de dados.

A terceira camada, Intercâmbio de Dados (3a), realizada com o RDF, dá significado aos dados com o modelo de dados e o RDF-S (3b) propicia a representação do conhecimento através de expressões lógicas. O RDF pode ser utilizado para afirmativas simples sobre os recursos Web ou outra entidade nomeada. Uma

14 _{http://www.w3.org/2007/03/layerCake.png}

afirmação simples é uma declaração sobre uma propriedade com um valor particular de uma entidade. RDFS estende o RDF com hierarquia de classes e propriedades, habilitando a criação de ontologias simples. Os metadados dos recursos são representados em RDF (3a) e definem formalmente, tanto as instâncias, como os conceitos da ontologia. Relacionamentos entre os conceitos são descritos com a semântica formal fornecida pela Ontologia (4a). A ontologia constrói um vocabulário compartilhado para modelar um determinado domínio com suas propriedades e relações e permite que as máquinas pesquisem e tomem decisões a respeito do significado dos dados e possam inferir novos fatos a partir do conhecimento recém adquirido. A ontologia pode ser expressa com a OWL, em alguma de suas três versões: OWL Lite, OWL DL (OWL Description Logic) e OWL Full.

A versão OWL Lite garante implementações simples e eficientes como hierarquias de classificação e restrições simples. Por exemplo, a cardinalidade máxima ou mínima assume apenas os valores 0 ou 1. Propriedades podem ser transitivas, simétricas, funcionais e funcionais inversas.

OWL DL garante a expressividade da lógica de descrições. Classes podem ser

construídas por união, interseção e complemento, pela enumeração de instâncias e podem ter disjunções. Tipos de dados são mantidos cuidadosamente separados, por exemplo, uma classe não pode ser instância e propriedade ao mesmo tempo.

OWL Full tem a expressividade da OWL DL e a possibilidade de uso de novas

metaclasses (classes de classes) definidas em RDFS. Por isso, não há garantia de eficiência computacional e não cabem as restrições de separação de tipos da versão anterior.

As linguagens menos expressivas (OWL Lite e OWL DL) estão contidas dentro das mais expressivas (OWL DL e OWL Full), de maneira que uma ontologia definida numa linguagem menos expressiva é aceita por uma linguagem mais expressiva; a recíproca, porém, não é verdadeira.

A função das camadas 3b e 4a é a definição de uma ontologia ou formalismo de metadados.

Ainda na quarta camada, Regras (4b), providencia uma linguagem interoperacional para descrever o conjunto de deduções aplicáveis à coleção de dados - como, dada uma base de informações representada numa ontologia, novas informações derivarem dos dados existentes. O formato padrão usa o RIF (Rule Interchange

permitindo o intercâmbio delas entre diversos sistemas baseados em regras na Web. RuleML15 _{(Rule Modeling Language) e SWRL são exemplos de linguagens que}

implementam esta camada. SWRL garante cláusulas de Horn para serem usadas numa base de conhecimento em OWL. Regras SWRL podem, então, tirar proveito de classes OWL, instâncias e propriedades dos seus antecedentes e conseqüentes. Na camada Consulta (4c) tem-se a SPARQL16, uma linguagem de consulta similar ao SQL, que permite a unificação das coleções descentralizadas de dados em RDF e faz requisições de busca com conjunções e disjunções. Os mecanismos de procura podem inferir conceitos associados, a partir das propriedades, como ocorre com as propriedades simétricas.

A quinta camada, Lógica Unificada (5), define um modelo semântico singular, teórico e comum que une os formalismos como XML, RDF, RDFS, SPARQL e OWL com o objetivo de especificar linguagens de lógica para facilitar a construção de inferências sobre instâncias e recursos.

A sexta camada, Prova (6), é a especificação de uma linguagem para provar que as informações trocadas entre agentes e máquinas são verdadeiras. A linguagem de prova providencia uma forma para descrever os passos seguidos até a conclusão dos fatos. Todas as provas podem, então, serem passadas para verificação e providenciam caminhos mais curtos para criação de novos fatos no sistema. Isto tira a necessidade de percorrer cada nó toda vez que se faz uma mesma dedução. Nesta camada executam-se as regras de inferência da quinta camada, onde os agentes têm mais poder para realizar os mecanismos de raciocínio sobre conceitos e relacioná-los na camada de Ontologia, e prova-se que as informações trocadas são verdadeiras. Nesta camada verifica-se a consistência dos dados acessados na WS. Um exemplo é a máquina de inferência Bossam que apoia subconjuntos de regras SWRL e RuleML.

As camadas Confiança (7) e Criptografia (9) introduzem os conceitos de segurança na WS e avaliam, se a prova está correta ou não, visando garantir a procedência de um documento, o que é fundamental para decidir se a informação é confiável ou não. Trata-se de uma característica importante, na qual blocos de dados criptografados são utilizados para garantir a autenticidade das fontes e a confiabilidade das informações consultadas.

15 _{http://www.ruleml.org/}

A oitava camada, Aplicações e Interfaces com Usuário (8), possibilita a troca de dados, informações ou conhecimento entre aplicações Web.

Na visão da WS todas camadas estão num ambiente no qual pode-se encontrar dados verdadeiros, realizar deduções e aplicar regras. O objetivo é melhorar a vida dos usuários pela agregação e criação de informações novas e verdadeiras na Web.