Reformulação de Consultas no SPEED

As consultas no SPEED podem ser submetidas nos peers de integração ou nos peers de dados do sistema. No trabalho implementado por Souza (Souza, 2009) a reformulação e execução de consultas é feita envolvendo apenas peers de integração. Esses peers de integração recebem a consulta, processam localmente, reformulam de acordo com o esquema de outros pontos e no final integram os resultados recebidos dos demais pontos e os apresentam ao usuário.

Uma questão importante nesse processo é a reformulação da consulta entre pontos através de caminhos de correspondências semânticas. Considerando a semântica implícita

3.3. O SISTEMA SPEED

existente nas correspondências entre os pontos, é possível, no momento da reformula- ção, permitir o enriquecimento da consulta, provendo os usuários com resultados mais significativos (Souza, 2009).

O SPEED permite a elaboração de consultas em um ponto de submissão. O módulo ainda identifica a semântica da consulta e, a partir de correspondências semânticas entre os peers, reformula essa consulta (com ou sem enriquecimento) e a envia a outros pontos de integração que possam respondê-la satisfatoriamente.

A utilização de semântica é uma das principais características do SPEED. Essa semântica auxilia para um processo de reformulação expandido e para a apresentação de resultados mais completos para as consultas. Na fase de reformulação da consulta, nem sempre um conceito presente no ponto de submissão terá conceitos equivalentes em pontos de destino onde a consulta será executada depois de reformulada. Sendo assim, se não é possível produzir um resultado exato para uma dada consulta ou se o usuário define que ele aceita que não sejam retornadas apenas respostas exatas, pode ser melhor produzir um resultado com respostas aproximadas do que não produzir resultado algum (Souza, 2009).

Para este fim, o SPEED considera que uma consulta formulada de acordo com os termos da ontologia de um peer fonte pode ser reformulada de forma exata ou enriquecida em outra consulta utilizando os termos de uma ontologia de um peer destino em função do conjunto de correspondências semânticas existente entre eles.

Utilizando esse conjunto de correspondências, as reformulações de uma consulta que podem ser produzidas são definidas da seguinte maneira:

• Reformulação Exata - Uma reformulação Q0de uma consulta Q é exata se cada con- ceito (ou propriedade) C0de Q0está relacionado com um conceito (ou propriedade) Cde Q por meio de uma correspondência CO, onde CO ∈ {≡} (equivalência); e • Reformulação Enriquecida - Uma reformulação Q0de uma consulta Q é enriquecida

se cada conceito (ou propriedade) C0de Q0está relacionado com um conceito (ou propriedade) C de Q por meio de uma correspondência CO, onde CO ∈ {v, w, ≈ , B, C, ⊥}.

O usuário possui ainda a liberdade de escolher o modo de reformulação para suas consultas: (1) modo restrito, onde apenas os resultados considerando as correspondências de equivalência são retornados, ou em outras palavras, apenas a reformulação exata será produzida; ou (2) modo expandido, onde o resultado contemplará as correspondências semânticas escolhidas pelo usuário na opção de configuração de um conjunto de variáveis

3.3. O SISTEMA SPEED

de enriquecimento, além da própria correspondência de equivalência, ou em outras palavras, ambas as reformulações (exata e enriquecida) serão produzidas.

Para considerar as outras correspondências no modo expandido (exceto equivalên- cia), o usuário encontra no SPEED uma série de variáveis, chamadas de variáveis de enriquecimento, que podem ser selecionadas e priorizapara as consultas.

Cada variável está ligada a uma ou mais correspondências semânticas para serem incorporadas na reformulação da consulta. São quatro variáveis de enriquecimento: (1) Aproximação, referente à correspondência de aproximação; (2)Especialização, ligada à correspondência de subconceito; (3) Generalização, referente à correspondência de superconceito; e (4) Composição, ligada às correspondências de agregação.

O usuário submete uma consulta num peer P1 e ela é reformulada apenas para um peerdestino (P2). Sendo assim, tem-se apenas duas ontologias (esquemas) de pontos envolvidas no processamento da consulta (O1 e O2) e um conjunto de correspondências semânticas entre elas. A Figura 3.12 ilustra esse cenário.

Figura 3.12: Cenário das consultas no SPEED(Souza, 2009)

3.4. CONSIDERAÇÕES

processo de reformulação da consulta. O contexto do usuário é identificado a partir do conjunto de variáveis de enriquecimento que permitem ao usuário expressar suas preferências a respeito do processo de reformulação (em outras palavras, o usuário decide que correspondências semânticas devem ser levadas em consideração na reformulação da consulta e em que ordem de priorização essas correspondências devem ser consideradas).

O contexto da consulta é adquirido a partir de sua semântica e do seu modo de reformulação (se no modo restrito ou no modo expandido). Finalmente, o contexto do ambiente é capturado utilizando alguns parâmetros definidos pelo usuário e leva em consideração a disponibilidade dos peers (Souza, 2009).

3.4

Considerações

Uma vez conhecida as abordagens apresentadas na Seção 3.2, é possível identificar algumas das principais características e funcionalidades necessárias à interação do usuário com sistemas PDMS, principalmente as que envolvem funcionalidades de formulação e submissão de consultas.

Analisando as abordagens, com auxílio do Quadro 3.1 que resume as principais características de cada uma, observa-se a necessidade de definição de uma interface visual para PDMS com algumas das funcionalidades existentes apresentadas pelos autores e, também, acrescentando novas funcionalidades, ainda não definidas de maneira visual para a interação do usuário em PDMS.

Neste capítulo também foi detalhado o sistema SPEED em sua arquitetura, geração de correspondências semânticas entre esquemas, conexão de um novo ponto e processamento de consultas. Essas são as características do sistema SPEED consideradas necessárias para a interação do usuário.

Nesse sentido, o Capítulo 4 apresentará a especificação de uma interface visual para interação de usuários com PDMS.

4

VisualSPEED: Uma Interface de Interação

com o Usuário para PDMS Baseado em

Ontologias

Neste capítulo será detalhada a especificação de uma interface visual para PDMS baseado em ontologias. Inicialmente, a arquitetura proposta será descrita, seguido dos requisitos definidos para a interface e do modelo de casos de uso da interface de interação dos usuários com o sistema.

4.1

Arquitetura da VisualSPEED

Como já mencionado anteriormente, este trabalho propõe uma interface visual de inte- ração com o usuário para PDMS baseado em ontologias. Nesse sentido, o ambiente do sistema SPEED, descrito na Seção 3.3, foi utilizado para estudo e definição das funci- onalidades e características desta interface. Para alcançar este objetivo, foi necessário adicionar duas novas camadas à arquitetura do sistema SPEED: a camada de interação com o usuário e a camada de gerenciamento. A camada de interação com o usuário é composta por cinco novos módulos que irão operar na interação do usuário com o sistema. A camada de gerenciamento é composta por dois novos módulos responsáveis pela comunicação entre a camada de interação com o usuário e o núcleo do sistema SPEED. A Figura 4.1 ilustra a arquitetura proposta onde as novas camadas e módulos são apresentados em linha contínua e a terceira camada, que representa o núcleo do sistema SPEED com os componentes necessários às funcionalidades de interação com o usuário, em linha pontilhada.

4.1. ARQUITETURA DA VISUALSPEED

Figura 4.1: Arquitetura do sistema destacando as camadas e módulos que irão operar nas atividades de interação do usuário com o sistema SPEED

Os seguintes componentes do sistema SPEED, localizados na terceira camada da Figura 4.1, não foram desenvolvidos no escopo deste trabalho:

• PSemRef - representa o módulo de consultas do sistema, responsável pelo proces- samento e reformulação de consultas (Arruda, 2010). Este contém um módulo interno para tradução das consultas:

4.1. ARQUITETURA DA VISUALSPEED

– Tradutor SPARQL- responsável por traduzir as consultas formuladas pelo usuário no módulo FormQuery em uma consulta SPARQL, caso esta não tenha sido formulada já nesta linguagem.

• Comunidade Semântica - são pontos de dados agrupados em clusters semânticos de acordo com seus interesses semânticos, ou seja, seu tema de interesse e sua ontologia local; e

• Pontos de dados - representam, de modo geral, as fontes de dados que serão consultadas no sistema.

Para melhor entendimento das responsabilidades e funções de cada novo módulo das camadas de interação com o usuário e gerenciamento, os mesmos serão descritos nas seções seguintes.

4.1.1

Módulo ViewOntology

O módulo ViewOntology é responsável por converter as ontologias, que representam os esquemas das fontes de dados, em visualizações gráficas ou em hierarquia de termos. Estas opções estarão disponíveis para uma escolha do usuário conforme sua preferência para a visualização e navegação pela ontologia.

A Figura 4.2 ilustra o funcionamento do módulo ViewOntology onde, para a visualiza- ção gráfica da ontologia, faz-se o uso de uma Application Programming Interface (API) que processa o arquivo recebido e constrói a visualização da ontologia a ser exibida para o usuário em forma de grafo.

Para a visualização hierárquica, o módulo ViewOntology processa o arquivo recebido e constrói a visualização da ontologia a ser a exibida para o usuário como uma hierarquia de termos. Essa visualização hierárquica foi implementada inicialmente no módulo de consultas PSemRef.

4.1.2

Módulo FormQuery

O módulo FormQuery é responsável pela formulação das consultas que serão enviadas ao módulo de consultas. Esta formulação atende à necessidade de diversos tipos de usuário e poderá ser efetuada de duas maneiras: (1) para usuários não conectados a pontos participantes da rede, por meio da escolha de um domínio e um ponto de partida, que serão informados pelo sistema, seguido da visualização e manipulação do esquema

4.1. ARQUITETURA DA VISUALSPEED

Figura 4.2: Funcionamento do Módulo ViewOntology

de dados do ponto escolhido; e (2) para usuários participantes da rede, partindo direto da visualização e manipulação do esquema de dados local. Estas opções para a formulação de consultas serão disponibilizadas automaticamente de acordo com o tipo de usuário que esteja interagindo com o sistema.

A Figura 4.3 ilustra o funcionamento do módulo FormQuery detalhando a composição de uma consulta por seleção de conceitos em uma visualização gráfica da ontologia. Nesta composição de consulta, é possível o uso de operadores da lógica de descrição DL e de templates para inserção de uma instrução SPARQL. A consulta formulada neste módulo é encaminhada para o módulo de consultas que, por sua vez, irá executa-la e enviar os resultados para o módulo ViewResults.

Figura 4.3: Funcionamento do Módulo FormQuery

4.1.3

Módulo ViewResults

O módulo ViewResults é responsável pela organização e exibição dos resultados das consultas. Este módulo é responsável também pela exibição de informações detalhadas

4.1. ARQUITETURA DA VISUALSPEED

sobre os resultados, tais como as correspondências semânticas que os geraram e os pontos de origem dos mesmos, sendo estes identificados em uma visualização gráfica da topologia rede. Para acesso às informações de rede do sistema SPEED, este módulo conta com o auxílio do módulo CommunicationManager (descrito na Seção 4.1.6).

A Figura 4.4 ilustra o funcionamento do módulo ViewResults, onde os resultados recebidos do módulo de consultas são exibidos em uma tabela que relaciona o resultado encontrado com o ponto de dados que o originou. Nessa tabela também está disponível um ícone, que permite ao usuário ter acesso a informações detalhadas sobre os resultados como, por exemplo, as correspondências semânticas que os geraram e a visualização gráfica da topologia da rede com o ponto de origem identificado nesta.

Figura 4.4: Funcionamento do Módulo ViewResults

4.1.4

Módulo ViewNetwork

O módulo ViewNetwork é responsável por exibir a topologia da rede possibilitando ao usuário conhecer os vizinhos do ponto onde ele está interagindo. Para essa visualização, o módulo ViewNetwork conta com o apoio do módulo CommunicationManager que faz a comunicação com a rede do SPEED e solicita a topologia da rede ao peer semântico (componente do SPEED descrito anteriormente no Capítulo 3). Essa topologia é retornada ao ViewNetwork, por meio do CommunicationManager, como um documento no formato XML que será processado por uma API para a construção da visualização gráfica da rede.

A Figura 4.5 ilustra o funcionamento do módulo ViewNetwork detalhando os passos para a construção da visualização gráfica do esquema da rede.