Desafios e Oportunidades

Desafios e Oportunidades

Universidade Católica de Pelotas Centro Politécnico Mini Curso Web Semântica

Introdução

Hoje, os computadores e pequenos dispositivos estão criando acesso ubíquo a uma avalanche de informação Web que está se tornando cada vez mais difícil de pesquisar, acessar e manter. Criar semânticas processáveis por máquina poderia atenuar estas dificuldades e abrir o caminho para uma nova explosão de crescimento e de utilidade para a Web. A pergunta é: a que custo?

Kurt Gödel, Alan Turing, e Tim Berners-Lee fizeram importantes contribuições para o desenvolvimento da revolução da informação em que estamos imersos atualmente, e como resultado, a Web está evoluindo para um recurso com funções inteligentes e capacidades. A Web Semântica promete tornar o conteúdo da Web compreensível por máquina, permitindo que agentes e aplicações acessem uma variedade de recursos heterogêneos para realizar mais funções automáticas sem a necessidade de interação ou interpretação humana. As linguagens da Web Semântica são muito mais ricas do que Hypertext Mark-up Language (HTML) e eXtensible Markup Language (XML). Elas representam o significado, a lógica e estrutura do conteúdo.

Por outro lado, limitações significativas em ontologias e lógica que desafiam o desenvolvimento da Web Semântica foram identificadas. Estas limitações tocam alguns dos problemas mais difíceis na lógica, como paradoxo, recursão, confiança, complexidade computacional, máquina e inteligência. Este texto discute os desafios e as oportunidades para o desenvolvimento da Web Semântica.

Dúvidas Semânticas

A intenção de Berners-Lee com a Web Semântica era trazer não apenas a ordem, mas "significado" para a grande quantidade de informações na Web. Seu sonho é tornar possível para computadores compreender a Web e executar tarefas complexas. Agentes tentarão encontrar a informação disponível e automaticamente resolverão problemas. Contudo, cientistas de computação têm tido grande dificuldade para tentar transmitir inteligência artificial, mesmo sob ambientes altamente controladas de laboratório.

Desenvolver um agente inteligente que poderia funcionar em toda a World Wide Web está provando ser um empreendimento extremamente exigente.

Todos concordam que levar mais inteligência para a Web é a coisa certa a fazer; porém, a questão é a melhor forma de fazê-lo. O World Wide Web Consortium (W3C), está avançando com uma abordagem altamente estruturada para o problema através do apoio ao desenvolvimento de novas linguagens para a postagem de conteúdo Web significativo.

Os padrões Resource Description Framework (RDF), RDF Schema (RDFS), e Web Ontology

Language (OWL) permitem aos programadores inserir informação no conteúdo da Web que,

teoricamente, diz a um computador tudo o que ele precisa saber sobre o significado da informação: como uma palavra se relaciona a outra palavra, por exemplo, ou as classes e subclasses de objetos. Mas a introdução de um sistema totalmente eficaz de metadados baseados na Web pode ser uma visão demasiadamente ousada.

Larry Page e Sergey Brin, como estudantes de Stanford, analisaram a forma de transmitir significado a todo o conteúdo. Por exemplo, informações sobre o que quais sites Web se conectam a um site alvo para inferir valor e relevância ao site alvo. Eles fundaram o Google como um resultado. O que diferencia a abordagem do Google da abordagem de Berners-Lee é que o Google não exige mudanças no método de postar conteúdo. Eles procuram a colocar o ônus sobre o que computadores já compreendem, em vez do que os seres humanos têm de descrever.

Muitas empresas já estão usando metadados XML para codificar conteúdo de forma que computadores possam facilmente encontrar, identificar e manipular os dados, assim como um agente inteligente faria. Os feeds RSS, baseados em XML, permitem que os indivíduos tenham conteúdo específico enviado diretamente para eles. O resultado na rede é que o sonho de Berners-Lee para a próxima etapa da Web está evoluindo lentamente, não apenas a forma como ele imaginou. No final, talvez não acabemos com uma Web semântica altamente Estruturada. Em vez disso, pode ser mais uma manta de retalhos de soluções de caso especiais e padrões. Mas não é que o que a Web tem sido sempre?

Qual é o melhor palpite para o futuro da Web Semântica? As camadas altamente estruturadas de várias línguas para entregar lógica e processamento de máquina é provavelmente um design exagerado da arquitetura do futuro da Web. É mais provável que, na medida em que as camadas da Web Semântica evoluem, uma surpreendentemente simples, mas elegante alternativa adaptativa utilizando software ou padrões ou algo totalmente inesperado surja para oferecer uma solução surpreendente.

Afinal, no final dos anos 1980, quando a AOL, a CompuServe, e Microsoft foram investir fortunas em redes proprietárias que ofereceu principalmente quantidades duplicadas e limitadas de informação ao público com o pagamento de uma taxa, Berners-Lee foi conceber uma maneira barata, eficiente, fácil e simples para o acesso universal a grandes quantidades de informações de forma gratuita.

Oportunidades Semânticas

Existem várias áreas onde semânticas poderiam oferecer importantes oportunidades técnicas e financeiras, incluindo as seguintes:

• Aplicações para Empreendimentos para a Web Semântica (Semantic Web Enterprise

Applications): A Web semântica pode ter impacto na indústria como uma ferramenta

para a Integração de Aplicações para Empreendimentos (Enterprise Application

Integration). Assim como a Web integra sistemas de informação orientados para os

humanos, a Web Semântica pode integrar aplicações nas quais os dados tem significado bem definido.

• Serviços para a Web Semântica (Semantic Web Services): Podem trazer programas e dados em conjunto. Assim como bases de dados não podem ser facilmente integradas na Web atual sem RDF, o mesmo se aplica aos programas. Infelizmente, muitas aplicações e-business particularmente aplicações em business-to-business (B2B), têm dificuldade em carregar o programa de alguém para ser executado localmente.

• Busca Semântica (Semantic Search): A Web Semântica fornecerá metadados mais significativos sobre o conteúdo através da utilização de documentos RDF e OWL que irão ajudar transformar a Web em uma rede semântica. Em uma rede semântica, o significado de conteúdo é melhor representado e pesquisado devido à conexões lógicas que são formadas entre as informações relacionadas.

Os Desafios

A Web Semântica pode desempenhar um papel fundamental na transformação da Era da Informação em Revolução da Informação, no entanto, existem desafios específicos em frente incluindo: (1) balancear poder expressivo versus raciocínio eficiente; (2) disponibilidade, desenvolvimento e evolução de ontologia; (3) escalabilidade de conteúdo da Web Semântica; (4) multilinguagem; (5) prova e confiança do conteúdo da Web Semântica; (6) implementação dos Serviços para Web Semântica; e (7) facilitar o desenvolvimento e implantação versos retorno.

Desafio 1: Balancear Poder Expressivo Versus Raciocínio Eficiente

Atualmente, existem linguagens Web que estendem facilidades para descrição de conteúdo. O RDFS é reconhecido como uma linguagem de ontologia que fornece classes e propriedades. É muito fraco, no entanto, para descrever recursos em detalhe suficiente. Como um resultado, RDFS é incapaz de fornecer suporte para raciocínio.

Três "espécies" de OWL têm sido desenvolvidas para superar as limitações do RDF e RDFS. Web Ontology Language Full é a união da sintaxe OWL e RDF, no entanto, OWL

Full é indecindível (undecidable) e, portanto, não pode fornecer suporte completo para

raciocínio. A OWL DL é uma sublinguagem da OWL Full que possui suporte eficiente para raciocínio, mas não é totalmente compatível com RDF, e OWL Lite é um subconjunto "mais fácil de implementar" da Lógica de Descrição OWL (DL). Estas escolhas entre linguagens de ontologia têm implicações importantes para as habilidades expressivas que serão implementadas na Web Semântica.

Além disso, DL e regra de sistemas (Lógica de Horn) são ortogonais, o que significa que se sobrepõem, mas uma não subsume a outra. Em outras palavras, existem capacidades na Lógica de Horn que são diferentes daquelas disponíveis para lógica descritiva. OWL DL é incapaz de fornecer total poder expressivo sem as capacidades adicionais disponíveis em um sistema de regra. Assim, para fornecer as capacidades adicionais, OWL DL deve ser utilizado em conjunto com uma linguagem de sistema de regras. A especificação W3C, a Semantic Web

Rule Language (SWRL), provavelmente será o sistema de regras que irá prevalecer. A escolha

da implementação OWL e sistema de suporte de regras irá decidir o equilíbrio Poder Expressivo Versus Raciocínio Eficiente.

Desafio 2: Disponibilidade, Desenvolvimento e Evolução de Ontologia

Disponibilidade de Ontologia, Desenvolvimento, e Evolução de Ontologia são fundamentais para a Web Semântica, porque as ontologias são as portadoras do significado contido na Web Semântica, ou seja, elas fornecem o vocabulário e a semântica das anotações. Como são desenvolvidas para as muitas áreas do conhecimento que devem ser codificadas, haverá questões de manutenção e reutilização. Mais importante, os desenvolvedores de ontologias devem ser altamente treinados e qualificados. Isto significa que o público em geral ficará impossibilitado de participar no seu desenvolvimento. Isto se traduz em custos mais elevados e maior tempo de desenvolvimento.

Desafio 3: Escalabilidade de Conteúdo da Web Semântica

À medida que o conteúdo da Web Semântica cresce, teremos gerenciá-lo de uma forma escalável. Será necessário organiza-lo e pesquisa-lo. A Web Semântica consiste de páginas anotadas baseadas em ontologia, as quais a estrutura de ligação reflete a estrutura. Mas configuração interligada (hyperlinked) não explora plenamente a semântica das páginas da Web Semântica. A utilização de índices semânticos para agrupar conteúdo da Web Semântica baseado em determinados tópicos pode ser útil. Este é um passo necessário para agregar conteúdos para facilitar o desenvolvimento de aplicações. Agregação em uma escala global será difícil.

Desafio 4: Multilinguagem

Mesmo que inglês seja o idioma predominante de documentos Web, existem importantes recursos escritos em outros idiomas. Acesso multilinguagem desempenha um papel cada vez mais importante a nível de ontologias, de anotações, e da interface do

usuário. Ao nível ontologia, construtores de ontologias podem querer usar sua língua nativa para o desenvolvimento das ontologias, as quais anotações serão baseadas.

Desafio 5: Prova e Confiança do Conteúdo da Web Semântica

A fim de fazer avançar o estado da Web Semântica, é importante que tais padrões apareçam para levar a confiança dos consumidores na precisão das informações. Esta promoção da prova e da confiança do conteúdo da Web Semântica levará tempo e deve ser constantemente atualizada para ser válida.

Desafio 6: implementação dos Serviços para Web Semântica

Serviços para Web Semântica podem unir dados e programas utilizando componentes automáticos: descoberta, implementação e manutenção. Com base sobre tecnologias SOAP e WSDL, Serviços para a Web Semântica podem ser invocados dinamicamente por outros serviços na rede. Além disso, Serviços para Web Semântica podem ser marcados com a ontologia OWL-S utilizando WSDL como serviço de base. O desafio será desenvolver um padrão que fornecedores irão aceitar uniformemente.

Desafio 7: Facilitar o Desenvolvimento e Implantação Versos Retorno

A abordagem da utilização de camadas altamente estruturadas de muitas linguagens para entregar lógica e processamento de máquina é extremamente exigente. No final dos anos 80 quando a AOL, CompuServe, e Microsoft investiam fortunas em redes proprietárias que ofereceram em sua maioria quantidades limitadas de informação ao público com o pagamento de uma taxa, Berners-Lee concebia um meio barato, eficiente, fácil e simples para o acesso universal à grandes quantidades de informação gratuitamente. É necessário encontrar uma forma simples, barata, e conveniente para produzir e manter ontologias e lógicas para que a Web Semântica tenha sucesso. A Web Semântica não pode ter sucesso se resolver a automatização da informação na Web criando uma exigência de mão-de-obra intensiva para processamento de ontologias e lógica e/ou geração de conteúdo.

Equilibrar Padrões Proprietários e Padrões Abertos

Como a Web acrescenta camadas de linguagens abertas de marcação, forças proprietárias continuarão a competir. De acordo com os padrões Web completamente abertos e de acesso, a Web deve crescer em uma rede distribuída simples. No entanto, padrões de servidor proprietários com acesso crítico a portais a hubs podem dominar o tráfego da Web para produzir uma rede descentralizada com sites dominantes (por exemplo, a AOL, Google, Yahoo!, e MSN). Finalmente, um monopólio sobre os padrões por um fornecedor (vendor) poderia, em última instância, produzir uma rede centralizada em torno dos padrões proprietários. Os dois últimos casos enfrentarão dificuldades de segurança e confiança.

Como é que os padrões das novas linguagens Web serão resolvidos? Podemos concluir que as futuras pesquisas e Serviços Web terão construtos de metadados e lógica disponíveis a nível mundial.

Padrões Web globais (aberto vs. proprietários) são verdadeiramente um elemento chave para o futuro da Web. Mas como podemos garantir que a Web permaneça essencialmente baseada em padrões compatíveis apesar da forte concorrência entre fornecedores para o controle de vários padrões?

Tradicionalmente, os padrões têm evoluído através de três métodos:

1. Um fornecedor domina um mercado e estabelece um padrão de fato (por exemplo, telefonia pela AT & T, ou sistemas operacionais da Microsoft). Isto levaria a um monopólio Web e uma rede centralizada.

2. Fornecedores e mercados colaboram de forma que não podem ser claramente atribuídos para uma organização qualquer, mas ao longo do tempo emergem como o líder (por exemplo, o TCP / IP). Isto levaria a Web como uma rede descentralizada. 3. Organizações de padrões estabelecem padrões que são tão úteis que são rapidamente

adotados universalmente (por exemplo, HTML, pela W3C). Isto levaria a uma Web como uma rede distribuída.

Atualmente, fornecedores suportam diferentes frameworks nos seus servidores Web especializados. O framework J2EE trabalha para otimizar servidores tipo UNIX para aplicações para Serviços Web fornecidas por um grupo de fornecedores e o framework .NET trabalha para otimizar servidores Windows para aplicações para Serviços Web pela Microsoft. Enquanto a lógica empresarial for controlada por frameworks específicos de fornecedores, a interoperabilidade, eficiência total, inferência, e crescimento suave continuarão a ser problemáticos. Mover-se em direção de um padrão de linguagem de marcação aberto irá nivelar o campo de jogo em todo o mundo e permitir que lógica empresarial, inferência, e outras aplicações inteligentes sejam plenamente utilizadas.

Em última análise, haverá uma concorrência entre os desenvolvedores proprietários trabalhando na direção de focar o fluxo de dados através de seus portais sobre servidores de framework especializados que permitem a lógica empresarial seja implementada diretamente na Web.

Bibliografia

Alesso, H P; Smith. C S: Thinking on the Web: Berners-Lee, Goedel and Turing. Wiley, New Jersey, 2006