Representac¸˜ao do Conhecimento Situacional

Neste trabalho, foi escolhido o uso de ontologias para a representac¸˜ao do conhecimento situacional. O uso de ontologias proporciona meios para definir um dom´ınio com semˆantica agregada, possibilitando que definic¸˜oes dos dados e suas relac¸˜oes ocorram de modo expl´ıcito, sendo que estas relac¸˜oes podem ser entendidas e processadas por computadores.

Para o processo de construc¸˜ao desta ontologia, foi utilizado a Metodologia de Noy e Mc- Guiness, onde s˜ao estabelecidos sete passos para construir uma ontologia consistente, sendo eles: 1) Determinar o Dom´ınio e o Escopo da Ontologia; 2) Reutilizar Ontologias Existentes; 3) Levantar termos importantes; 4) Definir classes e sua hierarquia; 5) Definir propriedades das classes; 6) Restric¸˜oes das Propriedades e; 7) Criac¸˜ao de instˆancias.

Matheus et al. (2003) apresentam uma ontologia para melhorar SAW de operadores em an´alise de situac¸˜oes de emergˆencia, representando o conhecimento do sistema sobre objetos e as relac¸˜oes entre eles, al´em da evoluc¸˜ao da situac¸˜ao ao longo do tempo. Essa ontologia ´e usada como inspirac¸˜ao para a determinac¸˜ao da estrutura ontol´ogica que acomode os artefatos produzidos pelas etapas de inferˆencia do conhecimento situacional, quanto `a modelagem dos objetos e atributos que comp˜oem um evento de roubo.

Baseando-se nos requisitos obtidos em fase de “Aquisic¸˜ao de Dados HUMINT” e nos pas- sos da metodologia de Noy e McGuiness (2001), ´e poss´ıvel construir uma ontologia de dom´ınio cr´ıtico alinhada com os objetivos e tarefas do gerenciamento de emergˆencias. Um exemplo da hierarquia de classes ´e apresentado pela Figura 4.11. No ANEXO E ´e apresentada a ontologia completa para o dom´ınio de gerenciamento de emergˆencias.

Tal ontologia possibilita a descric¸˜ao semˆantica das relac¸˜oes existentes entre os objetos de cada classe, capacidades que n˜ao poderiam ser representadas pelo simples uso de um banco de dados relacional (Martinez-Cruz et al., 2011). Estas relac¸˜oes s˜ao denominadas de Propriedades

Figura 4.11: Exemplo de Hierarquia de classes da ontologia

de Objeto (Object Properties), e tem como caracter´ıstica estabelecer uma ligac¸˜ao entre dois objetos, sendo o dom´ınio (domain) a classe que possui a relac¸˜ao, e o alcance (range) uma classe que ´e uma propriedade do dom´ınio. A Figura 4.12 mostra um exemplo de diagrama com propriedades de objeto da ontologia.

Figura 4.12: Exemplo de Propriedades de objeto das classes da ontologia

A partir da Figura 4.12 ´e poss´ıvel verificar quais s˜ao as relac¸˜oes existentes entre as classes da ontologia. A seta pontilhada significa uma relac¸˜ao entre dois objetos, sendo que a origem da seta significa o dom´ınio da relac¸˜ao e o final da seta significa o alcance daquela relac¸˜ao.

Desta maneira, todas as relac¸˜oes existentes tˆem uma relac¸˜ao inversa a ela. Por exemplo, “uma situac¸˜ao tem um objeto” e esta relac¸˜ao ´e o inverso da relac¸˜ao “objeto ´e uma entidade de

uma situac¸˜ao”. Isso ´e importante neste contexto, para que seja poss´ıvel realizar inferˆencias a respeito das classes e das instˆancias que a ontologia possui.

Outra relac¸˜ao que as ontologias possuem s˜ao as Propriedades de Dado (Data Properties). Estas propriedades possuem como caracter´ıstica estabelecer uma relac¸˜ao de uma classe com um valor absoluto, de forma que o dom´ınio desta relac¸˜ao ´e uma classe da ontologia e o alcance ´e um valor literal, como uma String, um n´umero inteiro ou real, um valor booleano, entre outros. Deste modo, a ontologia ´e utilizada como estrutura de representac¸˜ao deste trabalho, visando representar as informac¸˜oes situacionais enriquecidas com a semˆantica agregada a cada objeto e atributo, al´em das propriedades que representam a qualidade dos dados e informac¸˜oes, a ser discutida durante a terceira etapa da “Metodologia de Avaliac¸˜ao de Qualidade de Dados e Informac¸˜oes no Contexto de Consciˆencia Situacional de Emergˆencias” (Cap´ıtulo 5).

A ontologia proposta nesta etapa pode ser constru´ıda utilizando a linguagem OWL (Web Ontology Language), uma linguagem que possui capacidade vasta de representac¸˜ao e poder de demonstrar os dados com a semˆantica agregada, de forma que um sistema consiga identificar e processar dados relacionais.

A ontologia em OWL foi a base para a construc¸˜ao de um modelo de objeto JSON que incorpora todas as propriedades, classes e restric¸˜oes contidas na ontologia, de modo que este objeto JSON se torna a instˆancia das classes da ontologia. Ou seja, o modelo de representac¸˜ao de dados ´e a ontologia em OWL e as instˆancias s˜ao os objetos JSONs gerados a partir deste modelo. A Figura 4.13 ilustra o processo de representac¸˜ao do conhecimento situacional (cinza claro) e a relac¸˜ao de seus mecanismos com as demais etapas do modelo Quantify (cinza escuro).

Figura 4.13: Processo de representac¸˜ao do conhecimento situacional (cinza claro) e sua relac¸˜ao com as demais etapas do modelo Quantify (cinza escuro)

conectado `as etapas de “Avaliac¸˜ao da Qualidade de Dados e Informac¸˜oes”, “Fus˜ao de Informac¸˜oes com Crit´erios de Qualidade” e “Interface de Usu´arios orientada a SAW”, indiciando que o co- nhecimento situacional pode ser abastecido por estas etapas do modelo Quantify. Tais etapas produzem informac¸˜ao a todo instante, de forma ass´ıncrona, distribu´ıda e dinˆamica, a qual ´e transportada ao conhecimento situacional pelo mesmo modelo de representac¸˜ao.

A estrutura do objeto JSON ´e organizada utilizando chaves e valores, de modo que, cada chave ´e uma propriedade da ontologia e cada valor equivale ao conte´udo que aquela propriedade assumiu em uma determinada instˆancia, sendo ele um valor simples ou uma lista.

A ontologia em OWL ´e utilizada apenas como modelo para a representac¸˜ao do conte´udo, e por sua vez, para a formac¸˜ao do objeto JSON. Deste modo, n˜ao ´e realizada uma convers˜ao dos dados do JSON para um arquivo OWL. Adicionalmente, tal objeto JSON foi constru´ıdo baseado em OWL, portanto, n˜ao h´a perdas quanto conte´udo e/ou contexto `a informac¸˜ao.

A Figura 4.14 apresenta um modelo de objeto JSON que ´e usado para instanciar a ontologia. Nota-se que as classes e propriedades dos dados est˜ao todas representadas neste objeto dentro de sua respectiva classe, tais como: categoria, den´uncia, tempo, criminoso, objeto, v´ıtima e local. ´E poss´ıvel observar tamb´em que a estrutura do objeto JSON possibilita que as relac¸˜oes permanec¸am explicitas, como a den´uncia, que ´e uma propriedade de objeto situac¸˜ao. Deste modo, este objeto JSON ´e capaz de receber uma instˆancia completa da ontologia, abrangendo todas as classes e propriedades.

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Figura 4.14: Exemplo de objeto JSON baseado na ontologia, contendo a estrutura dedicada a acomodar os resultados parciais e/ou finais das etapas de inferˆencia de objetos e situac¸˜oes