Ontologia e Inferˆ encia (Etapa 2)

Nesta fase, os dados s˜ao analisados para auxiliar o usu´ario na descoberta de novas infor- ma¸c˜oes sobre a aplica¸c˜ao. Os dados de proveniˆencia s˜ao processados em duas etapas de an´alises: atrav´es da ontologia PROV-O, detalhada nesta se¸c˜ao, e atrav´es de algoritmos

de an´alise de redes complexas, que ser´a detalhada na se¸c˜ao 4.1.3.

Assim, a primeira an´alise dos dados realizada pelo framework ´e atrav´es do uso de ontologia e regras de inferˆencia. Os dados modelados com PROV-DM podem ser carrega- dos na ontologia PROV-O que fornece um conjunto de classes, propriedades e restri¸c˜oes para auxiliar na an´alise de dados de proveniˆencia. A PROV-O segue as caracter´ısticas do modelo PROV, sendo livre de dom´ınio, mas permitindo extens˜oes para dom´ınios espec´ı- ficos. A defini¸c˜ao e utiliza¸c˜ao da PROV-O ´e detalhada por Lebo et al. (2013). Os dados armazenados no banco de dados modelado pelo PROV-DM s˜ao carregados na ontologia e a m´aquina de inferˆencia ´e executada, e as novas informa¸c˜oes s˜ao salvas.

Como afirmam Moreau and Missier (2013), todas as rela¸c˜oes contidas no PROV s˜ao rela¸c˜oes que geram algum n´ıvel de influˆencia. A influˆencia entre os elementos ´e fundamen- tal durante a an´alise de grafos de proveniˆencia, por isso ´e importante mapear a cadeia de influˆencia gerada a partir das rela¸c˜oes entre os elementos definidos no PROV. Al´em das rela¸c˜oes b´asicas do PROV-O, o framework utiliza a rela¸c˜ao influenced que define a influˆen- cia das rela¸c˜oes. Essa rela¸c˜ao rastreia a influˆencia durante a fase de an´alise. O dom´ınio e o contradom´ınio dessa rela¸c˜ao s˜ao qualquer entidade, atividade ou agente. A rela¸c˜ao influenced possui a rela¸c˜ao inversa chamada wasInfluencedBy. A rela¸c˜ao, ou propriedade, wasInfluencedBy ´e uma rela¸c˜ao abrangente e muitas vezes substitu´ıda por uma de suas sub propriedades, logo, todas as sub propriedades de wasInfluencedBy devem ser relacio- nadas como rela¸c˜oes inversas a influenced. Da mesma forma, influenced tamb´em deve ser relacionada `a todas as rela¸c˜oes b´asicas, como uma rela¸c˜ao inversa. Essas associa¸c˜oes na ontologia s˜ao ilustradas na Tabela 4.1.

Tabela 4.1: Gera¸c˜ao da rela¸c˜ao influenced a partir das rela¸c˜oes b´asicas do PROV com especifica¸c˜ao de dom´ınio e contradom´ınio da rela¸c˜ao.

Rela¸c˜oes b´asicas Rela¸c˜ao de influˆencia gerada Entidade → WasGeneratedBy → Atividade Atividade→ Influenced → Entidade

Atividade → Used → Entidade Entidade → Influenced → Atividade Atividade → WasInformedBy → Atividade Atividade → Influenced → Atividade

Entidade → WasDerivedFrom → Entidade Entidade → Influenced → Entidade Entidade → WasAttributedTo → Agente Agente → Influenced → Entidade Atividade → WasAssociatedWith → Agente Agente → Influenced → Atividade

Agente → ActedOnBehalfOf → Agente Agente → Influenced → Agente Al´em da importˆancia da rela¸c˜ao influenced na fase de an´alise, ela permite a qualquer utilizador do PROV, que realizou adapta¸c˜oes para um dom´ınio espec´ıfico, utilizar essa

rela¸c˜ao sempre que necess´ario na cria¸c˜ao de novas rela¸c˜oes de influˆencia. Por exemplo, caso a rela¸c˜ao de gerenciamento (wasManagedBy) seja criada para mapear a gest˜ao de um grupo ou organiza¸c˜ao por determinada pessoa, deve-se associar a rela¸c˜ao influenced como inversa `a wasManagedBy. Assim as an´alises sobre o grafo de proveniˆencia poder´a rastrear a rela¸c˜ao wasManagedBy e conseguir resultados mais precisos no contexto utilizado.

Um exemplo de uma ontologia adaptada a um contexto espec´ıfico ´e a ontologia PROV- Process (DALPRA, 2016). Essa ontologia ´e uma exten¸c˜ao da PROV-O, adaptada ao dom´ınio de processos de software e que utiliza o framework Visionary para an´alises sobre o grafo de proveniˆencia. Na PROV-Process s˜ao definidas trˆes property chains sobre as rela¸c˜oes b´asicas que podem ser utilizadas dentro do Visionary. As trˆes property chains geram a rela¸c˜ao wasAssociatedWith, definidas como:

• used o wasAttributedTo SubPropertyOf: wasAssociatedWith

• wasStartedBy o wasAttributedTo SubPropertyOf: wasAssociatedWith • wasEndedBy o wasAttributedTo SubPropertyOf: wasAssociatedWith

A rela¸c˜ao wasAssociatedWith ´e uma das sub propriedades da rela¸c˜ao wasInfluencedBy sendo portanto uma rela¸c˜ao oposta a rela¸c˜ao influenced como apresenta a Tabela 1. Por- tanto a PROV-Process pode ser utilizada junto do framework Visionary sem modifica¸c˜oes. O mesmo ocorre com a ontologia apresentada em Sirqueira et al. (2016), que ´e uma vers˜ao da PROV-O estendida e adaptada para o contexto de manuten¸c˜ao de experimen- tos e workflows cient´ıficos. Na adapta¸c˜ao, al´em da cria¸c˜ao de novas classes, duas rela¸c˜oes foram criadas (evolutionOf e evolutionTo) e s˜ao inferidas a partir de outras rela¸c˜oes j´a existentes (wasDerivedFrom, specializationOf e alternateOf ). A rela¸c˜ao wasDerivedFrom ´e uma sub propriedade de wasInfluencedBy, logo inversa `a influenced. A rela¸c˜ao speciali- zationOf ´e definida como sub propriedade de alternateOf, e para definir a rela¸c˜ao inversas `

a influenced basta relacionar alternateOf como inversa. Assim as duas rela¸c˜oes inferidas estariam ligadas as duas rela¸c˜oes de influˆencia. O framework Visionary pode ser utili- zado neste contexto com o objetivo de ampliar as an´alises realizadas para a manuten¸c˜ao e evolu¸c˜ao de workflows cient´ıficos e experimentos associados. No entanto, neste contexto, algumas adapta¸c˜oes s˜ao necess´arias.

A adapta¸c˜ao das classes n˜ao altera o funcionamento do Visionary, desde que sejam mantidas as trˆes classes b´asicas definidas no modelo PROV (entidade, atividade e agente),

sobre as quais o framework trabalha.

Todas as inferˆencias geradas com a ontologia, s˜ao utilizadas na etapa 5, sendo desta- cadas na visualiza¸c˜ao. Esta etapa al´em de gerar novo conhecimento, prepara tamb´em os dados para a pr´oxima etapa de an´alise.