Uma infra-estrutura semântica para coordenação de
Comunidades Virtuais
Adriane Pedroso Dias1,3, Grasiela Peccini1,4, Monica Marcuzzo1,5,
Marcos Cordeiro d’Ornellas1, Rafael Port da Rocha2
1
Curso de Ciência da Computação – Universidade Federal de Santa Maria (UFSM) Faixa de Camobi, km 9 – 97.105-900– Santa Maria – RS
2
Departamento de Ciência da Informação – Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS) – Rua Ramiro Barcelos, 2492 – Porto Alegre – RS
3Bolsista DTI/CNPq, 4Bolsista ITI/CNPq, 5Bolsista BIC/FAPERGS
{adrid, grasip, monica, ornellas}@inf.ufsm.br, rafael.rocha@ufrgs.br
Abstract. This paper proposes the development of an architecture based on metadata that permits the description of information in an unambiguous and not redundant way, through the use of a specific metadata vocabulary to coordinate a virtual community. So, it will be possible to offer resources to create intelligent agents that effectively participate in the community, since they can understand the meaning of the content produced by the community. To explain the architecture, we analyze a case about a virtual community of scientific research project.
Resumo. Este artigo propõe o desenvolvimento de uma arquitetura baseada em metadados que possa permitir a descrição de informações de forma não ambígua ou redundante, através do uso de um vocabulário de metadados específico para a coordenação de uma comunidade virtual. Assim, será possível oferecer recursos para a criação de agentes inteligentes que participem mais efetivamente, já que esses poderão compreender o significado do conteúdo que está sendo produzido pela comunidade. Para exemplificação da arquitetura, é analisado um estudo de caso referente a comunidades virtuais de projetos de pesquisa científica.
1. Introdução
A Internet possibilita a formação de grupos de pessoas que compartilham interesses, objetivos e conhecimentos. Esses grupos são conhecidos como comunidades virtuais. É comum os membros de uma comunidade virtual estarem geograficamente separados. Da mesma maneira, as informações compartilhadas também estão distribuídas, o que pode ocasionar o registro inadequado dos dados, pois não há um mecanismo eficiente para a colaboração entre indivíduos da comunidade.
As ferramentas para comunicação vêm evoluindo ao longo dos tempos e têm-se inúmeras opções para a troca de mensagens e arquivos, tais como e-mails, chats, fóruns e programas de mensagem instantânea. Contudo, essas ferramentas nem sempre atendem às necessidades de uma comunidade virtual, pois não possibilitam o registro adequado das atividades envolvidas. Por exemplo, quando um dos membros da equipe
envia um e-mail para os demais integrantes, tratando de informações relevantes à comunidade, esses dados possivelmente permanecerão esquecidos em alguma caixa de e-mail e não serão devidamente armazenados como parte do histórico do desenvolvimento.
Além do problema citado anteriormente, a tarefa de integrar as informações é dificultada pela heterogeneidade das estruturas de dados utilizadas, o que torna difícil o uso do computador para analisar as informações e, a partir dessa análise, tomar decisões a respeito do andamento da comunidade. Para fazer com que os computadores auxiliem na colaboração entre os membros, é necessário fazer com que as máquinas consigam compreender o conteúdo das informações. Para atribuir significado às informações, pode-se usar metadados, que são dados sobre dados. Assim, para que uma comunidade tenha êxito, é necessário que ela possua ferramentas que dêem suporte a três eixos principais: a comunicação, a coordenação e a cooperação.
A proposta deste artigo é o desenvolvimento de uma arquitetura baseada em metadados que possa permitir a descrição de informações de forma não ambígua ou redundante, através do uso de um vocabulário de metadados específico para a coordenação de uma comunidade virtual. Assim, será possível oferecer recursos para a criação de agentes inteligentes que tenham participação mais efetiva, já que esses poderão compreender o significado do conteúdo que está sendo produzido pela comunidade. Essa abordagem insere-se no contexto da web semântica.
Em resumo, propõe-se uma arquitetura que permite armazenar e anotar descrições do conteúdo da comunidade para manter a memória e permitir que agentes entendam esse conteúdo. Essas descrições serão feitas baseadas em vocabulários de metadados específicos para coordenação. Para exemplificação da arquitetura, é analisado um estudo de caso referente a comunidades virtuais de pesquisa científica. Atualmente, muitos projetos de pesquisa são desenvolvidos por várias equipes, distribuídas em diferentes instituições, formando comunidades virtuais.
Na seção 2, serão abordados aspectos referentes a web semântica e metadados. A seguir, na seção 3, será feita uma explanação sobre a arquitetura proposta. Na seção 4, é especificado o vocabulário utilizado pela arquitetura. Por fim, na seção 5, serão apresentadas as conclusões e considerações finais.
2. Web Semântica: Um modelo de Metadados
Ao utilizar uma abordagem baseada em metadados, a arquitetura para comunidades virtuais desenvolvida por este projeto insere-se no contexto da web semântica. Na web, existe uma grande preocupação em desenvolver mecanismos, agentes, que auxiliam usuários a realizar tarefas sofisticadas. Entretanto, a viabilização destes mecanismos é dificultada, pois há a necessidade de extrair os recursos da web para que eles possam ser utilizados pelas máquinas [Berners-Lee 2001].
Segundo Berners-Lee (1998), a web semântica surge como uma proposta de trazer à rede global estrutura e significado que permitem a sua evolução de uma rede de documentos para uma rede de dados, na qual toda a informação tem um significado bem definido, podendo ser interpretada e processada por humanos e por computadores. A web semântica estipula uma arquitetura em que metadados semânticos são usados para descrever o significado das estruturas da web atual, não sendo necessária a migração
dos dados para uma nova estrutura, mas sim a adaptação desses dados através do acréscimo de uma camada intermediária responsável pela extração e conversão dos dados.
Essa nova geração da web torna possível a construção de agentes inteligentes que podem entender o significado dos recursos da web, à medida que este significado está formalmente representado através de metadados. Segundo Berners-Lee (1998), no contexto de web semântica, metadados significam informações compreensíveis por computadores sobre recursos da web ou outros objetos. Na web semântica, comunidades especializadas em diversas áreas do conhecimento têm definido vocabulários de metadados para padronizar a descrição dos seus conteúdos [NII 2001]. Um vocabulário constitui-se de termos referentes a um domínio específico, adicionados de seus respectivos significados. Por exemplo, as comunidades da Ciência da Informação e da Web desenvolveram o vocabulário Dublin Core [Weibel 1995], que tem como finalidade estabelecer uma língua franca para metadados que descrevem recursos da web para fins de busca. Outro exemplo, é o vocabulário vCard, que é usado para descrever pessoas em um ambiente de negócios, contendo elementos de metadados similares ao usados em cartões de visita[Iannella 2001].
Na web semântica, Resource Description Framework (RDF) é adotado como a estrutura básica para representar metadados [Pan 2001]. RDF [Lassila 1999] é uma estrutura genérica de metadados, composta pela tripla: recurso, propriedade e valor, que permite a descrição semântica dos recursos da web.
O RDF possui várias formas de representação que facilitam a construção de agentes inteligentes e mecanismos de visualização das descrições. Uma delas é a representação através de documentos XML. Esse instrumento que traz grandes facilidades para troca de metadados, pois permite que descrições sejam manipuladas através de interfaces desenvolvidas para documentos XML, como DOM e SAX. Além disso, regras XSLT podem ser facilmente construídas no sentido de transformar documentos XML que contém descrições RDF em documentos para exibição, formatados em HTML [Swick 1999].
3. Arquitetura
Esta seção aborda a solução proposta para a coordenação de projetos de pesquisa utilizando semântica em sua implementação. Para isso, é apresentada uma arquitetura (figura 1) composta basicamente por um anotador, que permite a um membro de um projeto descrever recursos deste projeto; um repositório, que armazena as descrições dos recursos; e agentes, que executam tarefas utilizando as descrições semânticas.
Os recursos de um projeto são todos aqueles elementos que contribuem para a sua realização (pessoas, equipamentos, atividades), assim como tudo aquilo produzido pelo projeto (artigos, relatórios, planos). As descrições destes recursos são representadas em RDF, permitindo compatibilidade do ambiente com a web semântica. Dessa forma, vocabulários desenvolvidos para web semântica, como Dublin Core e vCard, podem ser usados para descrever recursos do projeto. A figura 2 mostra um exemplo de descrição de um recurso, neste caso uma pessoa, cujo nome é Paulo e que faz parte da equipe do projeto exemplificado.
D e s c r i ç õ e s d o P r o j e t o A g e n d a A l e r t a A g e n t e s R e c u r s o s d o P r o j e t o w w w . x . o r g V o c a b u l á r i o s d e P r o j e t o R e p o s i t ó r i o A n o t a d o r B u s c a A p r e s e n t a ç ã o
Figura 1. Figura do esquema da arquitetura.
<?xml version="1.0" encoding="ISO-8859-1" ?> <?xml-stylesheet href='PM.xsl' type='text/xsl'?> <rdf:RDF xmlns:rdf= "http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#" xmlns:rdfs="http://description.org/schema/" xmlns:vCard="http://www.w3.org/2001/vcard-rdf/3.0#" xmlns:pm="http://www.inf.ufsm.br/cva-on/PM.xml#"> <pm:Person rdf:ID="paulo"> <vCard:FN>Paulo da Silva</vCard:FN> <vCard:URI>www.pessoas.com.br/~ps</vCard:URI> <vCard:EMAIL>ps@mail.br</vCard:EMAIL> </pm:Person> </rdf:RDF>
Figura 2. Descrição de uma pessoa
A descrição foi feita utilizando RDF, baseada na notação do XML, que é a representação utilizada na arquitetura para troca de descrições entre o repositório e o anotador. O uso das tags <pm:Person...> e </pm:Person> do vocabulário PM, descreve o recurso pessoa (Paulo). Além disso, essa estrutura é composta por </vCard:FN>, <vCard:URI> e <vCard:Email> que fazem parte do vocabulário vCard e são usados em conjunto na definição do PM. Essas tags descrevem: seu identificador único, seu nome completo, sua página na Internet e seu e-mail.
Os principais componentes da arquitetura são descritos a seguir. O vocabulário utilizado para descrever o projeto é apresentado na seção 4.
Repositório de Metadados
É uma base de dados que armazena as descrições dos recursos de um projeto de pesquisa, fornecidas pelo anotador e baseadas no vocabulário definido para o gerenciamento de projetos.
O repositório de metadados é formado por um banco de dados relacional (BDR), o qual dá suporte ao armazenamento das descrições RDF/XML fornecidas pelo Anotador. O modelo lógico do banco e as funções para manipulação dessas descrições são definidas por uma biblioteca Java denominada Jena [McBride 2001]. Essa biblioteca é composta por diferentes funções que permitem desenvolver ferramentas e software para trabalhar dentro do contexto de metadados.
Anotador
O anotador é uma ferramenta que permite que o usuário descreva as informações a respeito do projeto, utilizando o vocabulário de metadados apresentado na seção IV. Em outras palavras, é responsável direto pela interface com o usuário, possibilitando inclusões e consultas aos recursos do projeto.
Quando algum membro da equipe deseja incluir alguma contribuição ou consultar alguma informação, o mesmo usa o Anotador, o qual busca descrições no banco de dados gerando formulários no caso de inclusão e formatando a saída no caso de uma consulta. Nas duas operações são utilizadas XSLT e DHTML [Swick 1999], os quais permitem definir uma estrutura dinâmica para apresentação da interface com o usuário.
Agentes
São ferramentas de apoio ao desenvolvimento do projeto de pesquisa. Como os recursos do projeto são descritos semanticamente, agentes podem ser desenvolvidos para auxiliar na interpretação do seu significado e realizar tarefas do projeto que normalmente são feitas por pessoas, como comunicar membros sobre reuniões ou fatos ocorridos no projeto, cobrar compromissos estabelecidos, divulgar notícias, verificar o nível de colaboração entre os participantes, divulgar relatórios, realizar cópias de segurança de recursos, controlar versões de recursos, localizar recursos, sumarizar os progressos, visualizar a memória do projeto, etc.
4. Vocabulário
A arquitetura usa uma combinação de vários vocabulários, especificados em RDF Schema [Brickley 2000], alguns construídos para web semântica, como o Dublin Core e vCard e um desenvolvido especialmente para a coordenação de projetos de pesquisa científica, o Project Manager (PM).
O vocabulário Dulin Core é utilizado para descrever os artefatos produzidos pelo projeto e os recursos, planos e atividades utilizados para produzir este conteúdo. O vocabulário vCard é usado para descrever as pessoas que participam do projeto. Para descrever o andamento do projeto, isto é, para descrever como este está sendo gerenciado, o vocabulário baseia-se no modelo de capacitação para o processo de software CMM [Paul 1993].
Do CMM, o vocabulário incorpora definições semânticas, como artefato, projeto, plano, e também características comuns, como atividades a realizar e compromissos a executar. Basicamente, o vocabulário está centrado nas classes atividade, plano e compromisso. Uma atividade é qualquer passo tomado ou função executada para alcançar um objetivo [Paul 1993]. Uma atividade (figura 3) é realizada por pessoas e produz uma série de recursos, como software, artigos, relatórios, etc. A realização de uma atividade depende de recursos e de compromissos estabelecidos com pessoas. Exemplos de recursos são artigos, equipamentos, programas de computador, planos, etc. Exemplos de compromissos são aqueles em que pessoas se dispõem: a gerenciar a atividade, a comparecer em reuniões da atividade, em finalizar determinados artefatos (artigos!) em um determinado prazo, etc. A realização de uma atividade também pode envolver a realização de sub-atividades.
www.x.org Activity www.x.org A dependsOn produces dependsOn produces produces performedBy performs
Figura 3. Classe “Activity” com algumas de suas Propriedades
Os compromissos são partes chave para o sucesso do projeto, pois é através deles que as pessoas se comprometem a realizar as suas atividades. Muitas vezes, em projetos científicos, compromissos são estabelecidos de maneira informal e não são registrados. Isso dificulta sua cobrança e leva muitos ao esquecimento. À medida que compromissos são estabelecidos e descritos, agentes podem ser desenvolvidos para gerenciá-los. Por exemplo, agentes podem informar aos membros quais são os seus compromissos, evitando que alguns sejam esquecidos.
Um plano é uma idéia de como fazer algo que foi idealizado anteriormente. Os planos são partes importantes para o sucesso do projeto, pois é através deles que se especifica como o projeto será realizado. Um plano estipula que artefatos devem ser produzidos, identifica que tipos de atividades devem ser desenvolvidas, define quais compromissos devem ser estabelecidos, identifica quais recursos serão necessários para desenvolver a idéia, estipula custos, etc. Um plano é um documento que formaliza uma idéia de como realizar algo. Atividades e compromissos podem ser criados a partir do que está estabelecido em um plano.
O vocabulário especifica as classes atividade, compromisso, recurso, artefato, plano e projeto, assim como propriedades que estabelecem o relacionamento entre elementos destas classes. Por exemplo, a figura 3 apresenta as propriedades que são usadas para descrever uma atividade. O vocabulário também estabelece subclasses de compromissos, como reuniões, gerenciamento e deadline.
A figura 4 apresenta um exemplo de utilização do vocabulário PM. Nela é descrita uma atividade, cujo identificador é VocaProj. Através do vocabulário Dublin Core é definido um título (<dc:Title> ... </dc:Title>) e uma descrição (<dc:Description> ... </dc:Description>). As tags <pm:performedBy> definem as pessoas (recursos) que realizam a atividade. Por meio da propriedade <pm:produces>, é especificado um artefato produzido pela atividade (<pm:Artifact>). A propriedade <pm:dependsOn> indica que a realização da atividade depende de um outro recurso que é um compromisso estabelecido entre várias pessoas em participar de uma reunião (<pm:Meeting>).
5. Conclusões
Este artigo descreve uma arquitetura que é capaz de dar suporte aos projetos desenvolvidos por uma comunidade virtual de pesquisa científica, utilizando um modelo de metadados. Através dela é possível definir uma estrutura comum para descrição e compartilhamento de informações, além de permitir o registro adequado das mesmas.
<pm:Activity rdf:ID="vocaProj"> <dc:Title>Vocabulario </dc:Title> <dc:Description>
Desenvolver um vocabulário para projetos de pesquisa científica </dc:Description> <pm:performedBy rdf:resource="#pedro"/> <pm:performedBy rdf:resource="#paulo"/> <pm:produces> <pm:Articact rdf:about= "http://www.inf.ufsm.br/cva-on/PM.xml"> <dc:Title>Especificacao do Vocabulario de Projeto em RDFS</dc:Title> </pm:Artifact> </pm:produces> <pm:dependsOn> <pm:Meeting>
<dc:Title>Reunião Técnica </dc:Title> <dc:Date> 14 maio </dc:Date>
<pm:inChargeOf rdf:resource="#pedro"/> <pm:toPerform rdf:resource="#vocaProj"/> </pm:Meeting>
</pm:dependsOn> </pm:Activity>
Figura 4. Exemplo de utilização do vocabulário PM
Essa abordagem insere-se no conceito de web semântica, permitindo que as informações possuam significados inerentes a elas. Assim, pode-se criar uma infra-estrutura para o desenvolvimento dos mais variados tipos de agentes, que usam as descrições para buscar e processar os recursos. Esses agentes poderão auxiliar em diversas tarefas, automatizando etapas no gerenciamento do projeto e permitindo que os computadores possam ter uma contribuição mais efetiva.
O sistema proposto visa a coordenação de comunidades virtuais e pode ser adaptado a contextos mais específicos, como foi exemplificado no estudo de caso.
Ao descrever um projeto através da arquitetura, as contribuições dos participantes do projeto são incrementadas à medida que estes participantes terão à sua disposição uma espécie de bloco de notas em que as anotações do andamento do projeto são facilmente realizadas. Dessa forma, um participante, ao identificar ou produzir algo importante para o projeto, poderá facilmente anotar esta contribuição, evitando o seu esquecimento e permitindo que esta fique registrada na memória do projeto e possa ser imediatamente divulgada, através dos agentes, a outros membros da equipe.
Na arquitetura proposta a colaboração é incrementada, pois como o conteúdo do projeto é descrito semanticamente, a colaboração não fica restrita a ferramentas de apoio como chats, fóruns e e-mails, mas também pode contar com agentes que levam em consideração o conteúdo: alertam membros sobre fatos que ocorreram no projeto, marcam reuniões, verificam compromissos assumidos, controlam versões, etc. Tradicionalmente, muitas informações do projeto são produzidas e registradas através de mensagens que são enviadas aos seus membros. Com o vocabulário, as tarefas de enviar mensagens podem ser feitas por agentes que buscam, nas descrições do projeto, o
conteúdo e os destinatários. Isso automatiza o processo de envio, evita mensagens desnecessárias e centraliza a memória do projeto, evitando que a mesma fique registrada somente nas caixas postais dos usuários. Através desta arquitetura, a memória do projeto é incrementada à medida que é facilmente registrada, pois ela é estabelecida através de pequenas anotações, que são feitas de forma colaborativa no decorrer do projeto, substituindo muitos relatórios de atividades, que normalmente são feitos a posteriori e esquecidos.
A proposta apresentada neste artigo deriva do projeto CVA-ON (Comunidades Virtuais Adaptativas: Ontologias, Metadados e Colaboração On-Line), que visa o desenvolvimento de comunidades virtuais para web semântica. Este é um trabalho de integração de tecnologias, sendo uma parceria da Universidade Católica de Pelotas (UCPEL), Universidade Federal de Santa Maria (UFSM) e Universidade Federal de Pernambuco (UFPE) e é parcialmente financiado pelo CNPq e pela Fapergs, através dos editais CNPq 11/2002 – PDPG-TI e PROBIC 03/2002.
Referências
Berners-Lee, T.; Hendler, J.; Lassila, O. The Semantic Web. Scientific American, May 2001. Disponível em hhtp://www.sciam.com. Acesso em 04/08/2003.
Berners-Lee, T. Tim. Semantic Web Road map. World-Wide Web Consortium (W3C). 1998. Disponível em: http://www.w3.org/DesignIssues/Semantic.html Acesso em: 31/07/2003.
Brickley, D.; Guha, R. Resource Description Framework (RDF) Schema Specification 1.0. W3C Recommentation. WWW Consortium. March, 2000. Disponível em www.w3.org/TR/rdf-schema. Acesso em 01/08/2003.
Iannella, R. Representing VCard Objects in RDF/XML. W3C, 2001. Disponível em: http://www.w3.org/TR/vcard-rdf. Acesso em: 06/08/2003.
Lassila, O.; Swick, R. Resource Description Framework (RDF) Model and Syntax Specification. W3C Recomendation, WWW Consortium. February, 1999. Disponível em http://www.w3.org/TR/1999/REC-rdf-syntax-19990222. Acesso em 15/07/2003. McBride, B. Jena: Implementing the RDF Model and Syntax Specification.
International Workshop on the Semantic Web Hongkong, China, May 1, 2001.
National Institute of Informatics. International Conference on Dublin Core and Metadata Applications, 2001, Tokyo, Japan.
Pan, J.; Horrocks, I. Metamodeling architecture of web ontology languages. Semantic Web Working Symposium, 1, Stanford University, Califórnia, 2001. Disponível em www.semanticweb.org/SWWS/report. Acesso em 03/07/2003.
Paul, K. et ali. Key Practices of the Capability Maturity Model SM, Version 1.1, 1993. Swick, Ralph. RDF - Using XML to describe Data. 1999. Disponível em:
http://www.w3.org/Talks/1999/0512-RDF-rrs. Acesso em: 06/08/2003.
Weibel, S. Metadata: The foundations of resource description. D-Lib Magazine, July 1995. Disponível em http://www.dlib.org. Acesso em 15/07/2003.
