Ontologia: conceitos, classificação e conteúdo básico

Esta seção apresenta uma síntese sobre a origem do termo ontologia e sua evolução, incluindo conceitos, funções e aplicações.

A palavra ontologia deriva do grego onto=ser + logia=estudo. Os filósofos da Grécia Antiga, Platão e Aristóteles estudaram o conceito associado a um aspecto da metafísica que procura categorizar o que é essencial e fundamental em determinada entidade (ALMEIDA; BAX, 2003). O conceito aristotélico é utilizado no sentido de classificação, mas descreve também diversas propriedades das classes e subclasses (MORAES; AMBROSIO, 2007). A Figura 5 ilustra um exemplo de Entidade (Instrumentos de Gestão do Conhecimento) e suas diferentes propriedades, onde cada uma tem características distintas (Práticas de Gestão do Conhecimento e Tecnologias de Gestão do Conhecimento), instâncias (Melhores Práticas, Comunidades de Práticas, Portais Corporativos, Intranet e Internet, entre outras) e seus diferentes atributos.

Figura 5 - Ontologia no sentido filosófico e classificatório

Fonte: Adaptado de Saito, Umemoto e Mitsuro (2007). Entidade Práticas de Gestão do Conhecimento Tecnologias de Gestão do Conhecimento Repositório de Conhecimento Lições Aprendidas Comunidades de Prática Groupware Datamining Intranet e Internet Propriedades Propriedades Instrumentos de Gestão do Conhecimento

Melhores Práticas Portais Corporativos

I N S T Â N C I A S

A Ontologia, por ser um termo polissêmico e interdisciplinar, pode ser utilizada na organização e representação do conhecimento e nos conceitos da Ciência da Informação, com sentido mais amplo daquele tradicionalmente adotado na Filosofia, por exemplo. Ainda, ontologias têm sido estudadas na Inteligência Artificial desde os anos 1970, possibilitando abordagens e modelagens que possibilitam rever formas e práticas para organizar a informação (FERNÁNDEZ et al., 2011; OLIVEIRA; ALMEIDA, 2011).

A ontologia define as regras que regulam a combinação entre os termos e as relações. As relações entre os termos são criadas por especialistas e os usuários formulam consultas usando os conceitos especificados (GUARINO, 1997).

Uma ontologia define um conjunto de termos que poderá ser utilizado para formular consultas. Em um modelo ontológico de representação do conhecimento é possível incluir características ou propriedades dos termos (atributos) ou outros tipos de relacionamentos tais como causa-efeito, localização, entre outros (GUARINO, 1997).

No âmbito da recuperação da Informação, a ontologia pode estar envolvida nas áreas de inteligência artificial, sistemas de informação e banco de dados, com o intuito de viabilizar o compartilhamento e a reutilização de conhecimento (ABANDA; TAH; KEIVANI, 2013; BELLANDI et al., 2012; BORST, 1997; FERNÁNDEZ et al., 2011; GRUBER, 1993). Neste contexto, uma breve evolução do conceito de ontologia e sua aplicação estão ilustradas no Quadro 2.

Quadro 2 - Conceitos de ontologia.

(continua)

AUTOR CONCEITO

Neches (1991) Define os termos básicos e as relações, compreendendo o vocabulário de uma área de tópico, bem como as regras para a combinação de termos e as relações para definir as extensões do vocabulário.

Gruber (1993) Uma especificação formal e explícita de uma conceitualização

Bernaras et al.(1996) Fornece significado para descrever explicitamente uma conceituação de um conhecimento representado em uma base de conhecimento

Guarino (1997) É uma caracterização axiomática do significado do vocabulário lógico

Borst (1997) É uma especificação formal e explícita de uma conceitualização compartilhada; o termo “explícito” se refere a definições de conceitos,

relações, axiomas e restrições; o termo “formal” significa legível para computadores.

(conclusão)

AUTOR CONCEITO

Swatout (1999) Um conjunto de conceitos e termos que podem ser usados para descrever alguma área do conhecimento ou construir uma representação para o conhecimento

Sowa (1999) Estudo das categorias de coisas que existem ou podem existir em algum domínio

Ding; Foo (2002) Estrutura de termos que possibilita o compartilhamento de informações de determinado domínio do conhecimento, sendo que domínio pode também ser entendido como uma tarefa específica.

Spyns Meersman; Jarrar (2002).

Conhecimento genérico que pode ser reusado em aplicações de tipos diferentes

Noy; McGuinness (2005)

Descrição explícita e formal de: a) conceitos em um domínio de discurso; b) propriedades de cada conceito, descrevendo as características e atributos do conceito e; c) restrições sobre as propriedades.

Sales; Café (2008) É a representação do conhecimento, o ato de reapresentar o conteúdo de uma informação de maneira variada e concisa

Fonte: Adaptado de Estevão (2012).

Os principais componentes de uma ontologia foram descritos por Gruber, (1993, 1996) e Gómez Pérez (1999). Posteriormente a descrição dos componentes foi adaptada por outros autores, preservando-se o significado e propósito originais. Gómez Perez (1999) discorre sobre os componentes básicos de uma ontologia destacando (Figura 6):

 Classes: são usadas em um sentido amplo; um conjunto de classes e uma hierarquia entre estas classes formam uma taxonomia. Por exemplo, a classe “mãe” é uma subclasse da classe “mulher”;

 Relações: representam um tipo de interação entre as classes de um domínio. Um exemplo de relacionamento entre as classes “pessoa” e “casa” é o relacionamento “proprietário”;

 Funções: é um caso especial de relacionamento em que um conjunto de elementos tem uma única relação com outro elemento. Um exemplo de função é “ser pai”, onde a classe “homem” e a classe “mulher” estão relacionadas a uma classe “pessoa”;

 Axiomas: são regras que são sempre válidas. Um exemplo de axioma é afirmar que toda pessoa tem uma mãe; as regras possibilitam inferências sobre as classes;

 Instâncias: são especializações das classes, representam indivíduos específicos de uma determinada classe.

Figura 6 - Estrutura de uma ontologia descrita por Gruber (1993).

Fonte: Adaptado de Nazário (2013, p. 3106).

Segundo a concepção de Noy e Guinness (2005), que foi baseada em Gruber (1996), a ontologia é formada por quatro principais componentes:

1) classes ou conceitos, organizadas em uma taxonomia. Em uma classificação hierárquica as classes podem se subdividir em superclasses e subclasses, consecutivamente, conforme for a especificação;

2) propriedades ou papéis ou slots: são as características e atributos que descrevem cada conceito das classes;

3) facetas ou restrição de papéis: são as restrições das propriedades. As propriedades podem ter diferentes facetas descrevendo os tipos de valores, valores permitidos, números de valores (cardinalidade) entre outras características de valores;

4) instâncias: representam os elementos de uma ontologia, ou seja, são as ocorrências dos conceitos e relações que foram estabelecidas pela ontologia. Uma instância é um conceito que pertence a uma classe e que possui determinados valores ou papéis.

Os portais corporativos fazem parte do domínio da Gestão do Conhecimento e são uma instância da subclasse Tecnologias da Informação e Comunicação que por sua vez está contida na classe Tecnologias da Gestão do Conhecimento (RAUTENBERG; TEDESCO; STEIL, 2010). Os portais corporativos podem assumir várias facetas ou propriedades, como por exemplo, portais corporativos da área de

marketing, de finanças, etc. A Figura 7 exemplifica componentes de uma ontologia

da Gestão do Conhecimento, proposto por Rautenberg, Tedesco e Steil (2010), destacando o Domínio (Gestão do Conhecimento), a classe (Tecnologias de Gestão do Conhecimento) e as subclasses (Tecnologias de Informação e Comunicação e Agentes Computacionais da Engenharia do Conhecimento) e, as instâncias (Internet, intranet, Portais Corporativos, Groupware, Sistemas Especialistas, Redes Neurais Artificiais e Agentes Inteligentes).

Figura 7 - Classes, subclasses e instâncias no domínio da Gestão conhecimento.

As ontologias são classificadas de acordo com sua função, grau de formalismo, aplicação e conteúdo (ALMEIDA, 2003). O Quadro 3 apresenta a classificação das ontologias, sintetizando os principais tipos e descrições abordadas.

Quadro 3 - Classificação das ontologias.

AUTORES CLASSIFICAÇÃO TIPOS DESCRIÇÃO

Mizoguchi; Vanwelkenhuyse e Ikeda (1995); Uschold e Gruninger (1996); Guarino (1997); Haav e Lubi (2001); Van-Heijist, Schreiber e Wielinga (2002) Quanto à Função

Domínio Fornecem vocabulários para um domínio específico e são reutilizáveis Tarefa Fornecem um vocabulário

sistematizado, especificando tarefas genéricas ou específicas que podem ou não estarem no mesmo domínio

Gerais Expressam conceitos muito genéricos, independentes de um problema ou domínio particular Uschold e Gruninger (1996) Quanto ao Formalismo

Informais São expressas em linguagem natural Semi-informais São expressas em linguagem natural,

de forma restrita

Semi-informais São expressas em linguagem artificial, definida formalmente

Formais São definidas com semântica formal, teoremas e provas

Jasper e Uschold (1999)

Quanto à aplicação

Neutra Possibilitam a reutilização de dados mediante escrita da ontologia em uma única linguagem e posterior conversão para uso em diversos sistemas

Van-Heijist, Schreiber e Wielinga (2002)

Quanto ao conteúdo

Especificação São ontologias de domínio usadas para documentação e manutenção de softwares

Terminológica Especificam termos usados para representar o conhecimento no domínio De Informação Especificam a estrutura de registros de

bancos de dados Modelagem do

Conhecimento

Especificam conceitualizações e são refinadas para uso no domínio que descrevem

De aplicação Contêm definições para modelagem do conhecimento em uma aplicação De domínio Expressam conceitualizações para um

domínio

Genéricas Expressam conceitualizações genéricas De

representação

Explicam as conceitualizações dos formalismos de representação do conhecimento

A ontologia formal pode ser utilizada na modelagem de sistemas computacionais para notação semântica dos documentos, mas, para tanto, faz-se necessário que a construção de relações semânticas seja efetuada com o máximo rigor (SHEN; LIU; HUANG, 2012).

Na próxima seção apresenta-se uma breve descrição da construção de ontologias, incluindo as ferramentas e editores de ontologia usados na construção de portais semânticos.