1 UNIVERSIDADE ESTADUAL DE FEIRA DE SANTANA – UEFS
ROMARIO PEREIRA RODRIGUES
UMA ONTOLOGIA DE UM ENGINE DE JOGOS EDUCATIVOS
DIRECIONADOS A CRIANÇAS COM NECESSIDADES VISUAIS:
FASE DE PREPARAÇÃO
Orientador: Profª. Gabriela Ribeiro Peixoto Rezende Pinto Co-Orientador: Victor Travassos Sarinho
FEIRA DE SANTANA 2011
Romario Pereira Rodrigues
UMA ONTOLOGIA DE UM ENGINE DE JOGOS EDUCATIVOS DIRECIONADOS A CRIANÇAS COM NECESSIDADES VISUAIS:
FASE DE PREPARAÇÃO
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao curso de Graduação em Engenharia de
Computação da Universidade Estadual de Feira de Santana para a obtenção do título de Bacharel em Engenharia de Computação.
Orientador: Profª. Gabriela Ribeiro Peixoto Rezende Pinto Co-Orientador: Victor Travassos Sarinho
Feira de Santana 2011
AGRADECIMENTOS
Agradecimentos... São várias pessoas a quem possa agradecer. Várias pessoas que passam em minha vida simples e legal na universidade e na minha vida que eu tenho que agradecer.
Primeiro ao meu Painho lá de cima. Sem ele, não estaria aqui na Terra duas pessoas que são maravilhosas de espírito e de luta, dois iluminados, que estão e estarão do meu lado para o que der e vier nesse mundo: Balbino e Josimeire, os meus pais.
Em segundo os meus irmãos, os quais vivenciaram e vivenciam as minhas tristezas, alegrias, vitórias e derrotas. Compartilham brigas, mas também grandes momentos de minha vida.
Em terceiro lugar, aos meus orientadores, Victor e Gabriela. Sem estes dois gênios não chegaria à conclusão do o meu trabalho.
Em quarto aos meus amigos. Com eles descubro que a vida é mais do que se imagina ser, seja amigos de infância, momentâneos, ou mesmo amigos em construção.
E, por fim, quero agradecer profundamente aos meus sonhos. É isso mesmo, aos meus sonhos. Sem eles não realizaria meus objetivos, de estar em uma universidade, de encontrar novas idéias, desafios, explorando os próprios limites, enfim, coisas que até então eram somente sonhos.
RESUMO
O uso e aplicação das tecnologias assistivas são de importância relevante em uma sociedade. Nele se encontram aspectos que possa auxiliar pessoas com alguma necessidade física, atuando como facilitadores na inserção e participação destas pessoas nas ações e atividades em uma sociedade, tais como a Educação. Um dos recursos tecnológicos que podem ser utilizados em tal contexto são os jogos eletrônicos.Os jogos eletrônicos são instrumentos que podem intermediam a relação professor x escola, uma vez que, ao utilizar para transmitir algum tipo de conhecimento de forma iterativa, mais dinâmica, uma criança consegue aprender um conteúdo de forma mais forte, sem perder as atividades lúdicas. Um desses exemplos é o jogo para pessoas com necessidades visuais.As características dos jogos eletrônicos, na maioria dos casos, são determinadas pelo motor de jogos a ser utilizado. O processo de construção de um engine leva um tempo a ser considerado, e dessa forma, inviável para a realização de um projeto de curto tempo, requisito para disciplina em que o projeto será apresentado.Este projeto, então, busca viabilizar um modelo de um motor de jogos educativos para pessoas com necessidades visuais, na forma de ontologias, e que a sua documentação e disponibilização seja acessíveis a programadores a fim de construir engines dedicados a essa área.
ABSTRACT
The technologies for accessibility are of great importance in a society. In it are things that help people with a physical need, acting as facilitators in the integration and participation of people in the actions and activities in a society such as education. One of the technological resources that can be used in context are used games. Video games are tools that mediate the relationship school and teachers, being used to convey some sort of knowledge in an iterative fashion, more dynamic. Thus, a child can learn a stronger form content, without losing the playful activities. One such example is the game for people with visual needs. The characteristics of electronic games, in most cases, are determined by the engine to be used. The process of building an engine takes a while to be considered, and thus impossible to carry out a project for a short time. This project, then seeking a viable model of an engine of educational games for people with visual needs in the form of ontologies, and that their documentation is available and accessible to developers to build engines dedicated to this area.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1. Metodologia a ser utilizada para a elaboração da ontologia. ... 19
Figura 2. Representação em Mapa Conceitual da Metodologia. ... 22
Figura 3. Definição de um jogo. ... 28
Figura 4. Motivos para a criação de ontologias. ... 32
Figura 5. Elementos básicos de uma ontologia. ... 33
Figura 6. Indivíduos pertencentes a um domínio. ... 35
Figura 7. Utilização das Propriedades. ... 35
Figura 8. Uso de Classes em OWL. ... 36
Figura 9. Página Inicial do Prótégé. ... 39
Figura 10. Imagem produzida pelo plugin Graphviz. ... 40
Figura 11. Site de disponibilização dos jogos em áudio. ... 41
Figura 12. Telas principais de alguns dos jogos em áudio. ... 42
Figura 13. Script em Python na produção da plataforma BlindStation. ... 43
Figura 14. Site do projeto Game Ontology Project. ... 44
Figura 15. Exemplo de Modelagem em Ontologias. ... 36
Figura 16. Exemplo de modelagem em ontologias na versão gráfica. ... 37
Figura 17. Goals (Objetivos). ... 51
Figura 18. Interface (Parte 1, Input). ... 51
Figura 19. Interface (Parte 2, Presentation). ... 52
Figura 20. Interface (Parte 3, Presentation Visual Output). ... 53
Figura 21. Entity Manipulation (Manipulação de Entidades). ... 54
Figura 22. Rules (Regras). ... 55
Figura 23. Ontologia (Visão Global). ... 56
Figura 24. GameGoals (Objetivos do Jogo). ... 57
Figura 25. Goal Metrics (Métricas dos Objetivos) e seus sub-conceitos. ... 58
Figura 26. Goals (Objetivos). ... 58
Figura 27. Rules (Regras). ... 60
Figura 28. Gameworld Rules (Regras do Mundo do Jogo). ... 60
Figura 29. GamePlayRules (Regras do Jogador). ... 61
Figura 30. RulesSinergies (Regras de Sinergia). ... 61
Figura 31. EntityManipulation (Manipulação de Entidades). ... 64
LISTA DE TABELAS
Tabela 1. Etapas a serem realizadas do trabalho. ... 16
Tabela 2. Descrição dos jogos utilizados ... 18
Tabela 3. Definições de Jogo por diversos autores, segundo JULL. ... 26
Tabela 4. Definição dos principais conceitos do modelo. ... 57
Tabela 5. Conceitos e Sub-Conceitos de Goals. ... 59
Tabela 6. Conceitos e Definições existentes em Rules (Regras). ... 62
Tabela 7. Conceitos existentes em Entity Manipulation (Manipulação de Entidades). ... 64
Tabela 8. Conceitos existentes em Presentation (Apresentação). ... 66
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ... 10
1.1 Estrutura do Relatório ... 12
2 METODOLOGIA ... 15
3 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ... 23
3.1 Educação para pessoas com necessidades visuais ... 23
3.2 Jogos ... 25
3.3 Jogos Eletrônicos ... 29
3.4 Motores (engines) de jogos eletrônicos ... 29
3.5 Ontologia ... 31 3.5.1 Componentes Básicos: ... 32 3.6 OWL ... 34 3.6.1 Histórico e Tipos: ... 34 3.6.2 Componentes básicos ... 34 3.6.2.1 Indivíduos ... 35 3.6.2.2 Propriedades ... 35 3.6.2.3 Classes ... 36 3.7 Ferramentas Utilizadas ... 38 3.7.1 Protégé ... 38 3.8 Trabalhos Correlacionados ... 40 3.8.1 Audio Games ... 40 3.8.2 TIM ... 42
3.8.3 Game Ontology Project (GOP) ... 43
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO ... 45
4.1 Conceitos candidatos para o modelo ... 45
4.1.2 Jogos eletrônicos baseados em áudio ... 46
4.1.3 Implementação do Modelo Conceitual ... 47
4.1.4 Tabela de Frequência ... 50
4.1.5 Extração dos Conceitos Candidatos nas Tabelas de Frequência ... 56
4.1.5.1 Visão Geral da Ontologia ... 56
4.1.5.2 Goals (Objetivos) ... 57
4.1.5.3 Rules (Regras) ... 59
4.1.5.4 Entity Manipulation (Manipulação de Entidades) ... 63
4.1.5.5 Interface (Interface) ... 65
4.2 Considerações sobre a fase de preparação ... 68
4.2.1 Para os desenvolvedores... 68
4.2.1 Para as crianças com necessidades visuais ... 70
5 CONSIDERAÇÕES FINAIS ... 71
5.1 Trabalhos Futuros ... 72
6 REFERÊNCIAS ... 74
7ANEXOS ... 78
8 APÊNDICE A – Exemplo de análise completa de um jogo... 80
8 APÊNDICE B – Modelo OWL do Projeto... 84
10 1 INTRODUÇÃO
A Secretaria de Ciência e Tecnologia (SECT), pertencente ao Ministério da Ciência e Tecnologia (MCT), em parceira com o Instituto de Tecnologia Social (ITS) realizam uma pesquisa para acompanhamento de tecnologias que auxiliam as pessoas que possuem algum tipo de necessidade especial, chamadas de tecnologias assistivas, com o nome Pesquisa Nacional de Tecnologia Assistiva. Esta pesquisa acompanha a produção nacional de tecnologias assistivas através de dados estatísticos sobre a produção, necessidades, uso e investimento, com a finalidade de contemplar a inclusão social de pessoas com necessidades especiais e/ou idosos.
Como forma de organizar tais pesquisas, criou-se o Portal Nacional de Tecnologia Assistiva (PNTA). Este portal disponibiliza e acompanha as atividades do uso das tecnologias assistivas nos diversos setores de produção da sociedade (saúde, educação, ciência e tecnologia, etc) e busca a promoção de equidade na melhoria de vida e inclusão social das pessoas. Além disso, segundo o próprio portal, pretende-se que este seja:
[...] uma ferramenta de convergência e troca de conhecimentos sobre as iniciativas que existem no Brasil para a pesquisa, o desenvolvimento, a aplicação e a disseminação das Tecnologias Assistivas, visando promover a inclusão das pessoas com deficiência. (PORTAL NACIONAL DE TECNOLOGIA ASSISTIVA, 2011).
Conforme as informações divulgadas pelo PNTA, o uso de tecnologias assistivas para pessoas com necessidades especiais tem ganhado importâncias nas mais diversas áreas do conhecimento humano. Dentre os tipos de ferramentas, podem-se citar as diversas ferramentas (i.e softwares, máquinas) criadas para oferecer a essas pessoas opções de interatividade, trabalho, lazer, entre outros.
Um exemplo de ferramenta que pode ser utilizada para interatividade para pessoas com necessidades especiais são os jogos eletrônicos direcionados a pessoas portadoras de necessidades visuais. Os comandos para que sejam efetuadas as ações destes jogos são realizados através do áudio, onde o jogador escuta (normalmente em fones de ouvido ou caixas de som) as ações ocorridas no jogo e as responde por meio de um teclado de computador.
No desenvolvimento dos jogos eletrônicos baseados em áudio, entretanto, não se têm elaborado padrões que sirvam de base para a produção de mais jogos como estes. O que se
11 tem feito atualmente são os chamados jogos “isolados”, sem a utilização de uma base que abstraia as funcionalidades comuns a eles, que sirva como um recurso de produção de jogos em maior quantidade.
A base referida no parágrafo anterior é chamada de motor de jogo, e tem a funcionalidade de executar funções e ações comuns a estes jogos. A padronização de funções comuns em jogos possibilita ao desenvolvedor somente a responsabilidade de elaborar a história e o contexto do jogo, sem se preocupar diretamente com as suas funcionalidades básicas, pois estas já estão abstraídas por estes padrões. Dessa forma, uma conseqüência direta dessa padronização é a possibilidade de beneficiar o processo de produção desses jogos em larga escala.
No processo de elaboração de motores de jogos, entretanto, demora-se certo tempo para a sua conclusão, sendo assim inviável (em termos de tempo de execução, pois o projeto tem que ser realizado no prazo de um ano) para o projeto proposto. Portanto, foi sugerido que fosse realizada uma modelagem desse motor, através da utilização de ferramentas específicas para tal.
Diante da referida demanda, perguntaram-se: como modelar um motor de jogos em áudio? Quais os conceitos embutidos que uma ferramenta (um motor) possui na produção de jogos? Que contribuições o desenvolvimento de uma engine para a produção de jogos para crianças com necessidades visuais poderá proporcionar para os profissionais da área e para os próprios portadores?
Uma das formas possíveis para modelar um engine é através do uso de ontologias, pois ela pode ser utilizada para representar de uma forma mais intuitiva classes, atributos (ou características) e relacionamentos, primitivas de uma ontologia e da criação de jogos. Guarino (1998) afirma que é possível classificar as ontologias quanto à generalidade em ontologias de nível superior, que descrevem conceitos muito genéricos (e.g. espaço, tempo e eventos); ontologias de domínio, que descrevem o vocabulário relativo a um domínio específico através da especialização de conceitos presentes na ontologia de alto nível; ontologias de tarefas, que descrevem o vocabulário relativo a uma tarefa genérica ou atividade através da especialização de conceitos presentes na ontologia de alto nível; e ontologias de aplicação, que são ontologias mais específicas.
Para a realização deste trabalho, partiu-se do conceito de ontologia de domínio, pois expressa conceitos de domínios característicos, particulares, onde um vocabulário de controle associado está intimamente relacionado a um domínio mais genérico, como, por exemplo, o
12 conceito Jogo ou mesmo Motor. Este trabalho teve como objetivo geral elaborar um modelo conceitual que tem como intuito representar um possível motor de jogos eletrônicos direcionados a pessoas com necessidades visuais. Para alcançar tal propósito, alguns objetivos específicos foram levantados:
1. Levantar jogos eletrônicos que foram desenvolvidos especialmente para pessoas com necessidades visuais;
2. Identificar requisitos funcionais que são comuns aos jogos explorados; 3. Modelar a engine para jogos eletrônicos;
4. Compreender os benefícios que a elaboração de uma engine oferece para os desenvolvedores de jogos eletrônicos para pessoas com necessidades visuais; Em busca de responder às questões supracitadas, a partir do processo de elaboração da ontologia do domínio “engine de jogos eletrônicos para crianças cegas”, fez-se uso de tecnologias como: a linguagem Ontology Web Language (OWL) e o editor Protégé. Além disso, os conceitos foram reutilizados do projeto Game Ontology Project (GOP) (GEORGIA INSTITUTE OF TECHNOLOGY, 2011), o qual descreve os jogos gráficos em conceitos, estes existentes em tais jogos. Assim o projeto tende a ser uma especialização do projeto proposto pelo GOP, onde retira os conceitos existentes nos jogos em áudio e incorpora novas definições a esses conceitos, se adaptando aos jogos que estão sendo analisados, e possibilitando aos programadores da área de jogos o entendimento da arquitetura dos jogos em áudio.
1.1 Estrutura do Relatório
Este relatório encontra-se articulado em quatro capítulos. No Capítulo 1 buscou-se apresentar uma panorâmica em relação à pesquisa e uso de tecnologias assistivas no Brasil, a problemática da necessidade de se inserir jogos eletrônicos educativos em larga escala para crianças portadoras de necessidades especiais, a caracterização de uma possível solução para resolver tal problemática e a estrutura em que está organizado o relatório.
O Capítulo 2 mostra a motivação para a realização do trabalho, caracteriza os públicos em que o trabalho objetiva realizar, o tipo de pesquisa que foi utilizada, define a metodologia aplicada, a sequência de ações para que se cheguem ao resultado final, os jogos e suas respectivas descrições utilizadas para elaboração do modelo.
13 No Capítulo 3, são descritos os conceitos necessários para a elaboração do modelo, assim como os trabalhos correlacionados e as ferramentas utilizadas para sua elaboração. Na Seção 3.1, descreve-se, em linhas gerais, o processo histórico de educação para pessoas com necessidades visuais, desde o seu início, por intermédio de São Basílio de Cesárea, até as atuações governamentais da atualidade, como a criação de alguns institutos para cegos no Brasil. Além disso, trata da definição do conceito do que são pessoas com necessidades visuais, os tipos, as teorias que o cercam para explicar algumas potencialidades e as atividades que podem ser consideradas como educacionais para estas pessoas, tais como o teatro e os jogos eletrônicos educativos.
A Seção 3.2 aborda os conceitos principais sobre os jogos, através das definições de diversos autores da área referida, mostrando as características primordiais na categorização do que é e do que não é considerado um jogo.
A Seção 3.3 especifica um dos tipos de jogos, os jogos eletrônicos, objeto de estudo e análise deste projeto. Nesta seção, é mostrado em que momento o jogo eletrônico surge como uma ferramenta capaz de associar o uso de narrativas e o uso dos próprios jogos.
A Seção 3.4 mostra a definição e aplicabilidade dos motores (engines) de jogos. A definição está intimamente relacionada com o processo histórico dos jogos eletrônicos, o qual surge diante da necessidade de se produzir jogos em larga escala, assim como a inserção de funcionalidades que podem simular um comportamento real diante de um jogo eletrônico.
A Seção 3.5 define os conceitos básicos de uma ontologia, os objetivos que ela representa em um processo de formalização de um domínio do conhecimento, além de expressar os seus tipos, as categorizações e o seu processo de elaboração.
A Seção 3.6 mostra a definição da OWL, um tipo de linguagem de ontologia que representa objetos e relacionamentos. Além disso, cita-se um pouco de seu histórico, os tipos de OWL que existem, assim como os seus componentes básicos para a elaboração de uma ontologia utilizando tal linguagem.
Na Seção 3.7, são exibidas as ferramentas necessárias para a execução do projeto, em especial a utilização do Protégé é utilizada para a elaboração de ontologias. E, por fim, na Seção 3.8 são exibidos os trabalhos que estão correlacionados com o projeto, sejam eles diretamente ou indiretamente.
O Capítulo 4 mostra os resultados obtidos e uma discussão acerca dos maiores beneficiados com o uso do modelo. Na Seção 4.1 são exibidos os resultados no que diz respeito à elaboração dos conceitos candidatos a estarem na ontologia, mostrando as
14 características gerais do modelo (Seção 4.1.1), a forma de utilização dos jogos em áudio (Seção 4.1.2), a implementação do modelo conceitual (Seção 4.1.3), as tabelas de frequência (Seção 4.1.4) e a transformação da tabela de frequência em ontologia (Seção 4.1.5 e suas subseções), visto que tal modelo não é, no momento, um produto final. Na Seção 4.2 são discutidas as possibilidades e desafios do modelo, tanto do ponto de vista para o programador da área de jogos (Seção 4.2.1) quanto para as crianças com necessidades visuais (4.2.2), mostrando os pontos destacados para as duas abordagens.
Finalmente, no Capítulo 5 mostram-se as considerações finais e as sugestões diante do trabalho realizado.
15 2 METODOLOGIA
A motivação para realizar este trabalho partiu do interesse do autor pela área de educação especial para a área de engenharia, mais precisamente para crianças com necessidades visuais. Estes campos, aliados ao interesse pelo desenvolvimento e por modelagens, como o uso de Ontologias, são suficientes para o desenvolvimento do projeto.
A pesquisa teve como públicos alvos os desenvolvedores de motores de jogos (ou dos próprios jogos) e as crianças com necessidades visuais. Para os desenvolvedores, este trabalho oferece conceitos candidatos para elaboração de uma ontologia. Acredita-se que isto poderá contribuir para tornar o processo de desenvolvimento e produção dos jogos mais eficiente e eficaz. Para as crianças com necessidades visuais estas serão as usuárias finais dos jogos, os quais porventura possam vir a ser desenvolvidos com base nos motores que utilizam os conceitos levantados aqui como referência.
Quanto ao tipo de pesquisa que foi realizada, Laville e Dionne (1999) nos apresentam a dois tipos de pesquisa, que, conforme explicam são comumente realizados: a fundamental e a aplicada. A pesquisa fundamental tem por motivação preencher uma lacuna nos conhecimentos, visa ao conhecimento pelo conhecimento, e é destinada, em princípio, a ampliar os saberes disponíveis. Ela procura o progresso científico, a ampliação dos conhecimentos teóricos, sem a preocupação de utilizá-los na prática. A pesquisa aplicada tem por motivação principal contribuir para resolver um problema presente em nosso meio, em nossa sociedade. Tem interesse prático, ou seja, que os resultados sejam aplicados ou utilizados imediatamente na solução de problemas que ocorrem na realidade.
Contudo, este trabalho possuiu tanto objetivo que se enquadra no perfil de uma pesquisa fundamental, quanto objetivos que são mais encontrados em pesquisas aplicadas; e, por isso, foi realizado com base no método Pesquisa-Ação (P-A). Para Thiollent (2007), a P-A é orientada em função da resolução de um problema ou de objetivos de transformação. Uma característica própria da P-A, segundo o autor, é a sua proposta de integrar saberes: “na pesquisa-ação conhecimento e ação, ciência e saber popular devem estar fundidos numa só atuação” (p.23). Entretanto, as recomendações do método P-A foram utilizados somente como motivação para o processo de elaboração do trabalho, já que este trabalho não contemplou uma pesquisa de campo junto aos sujeitos de pesquisa, o que poderá ser feito como trabalho futuro.
16 Para a consecução dos objetivos da pesquisa, e orientado pela P-A, buscou-se executar as ações com base no seguinte planejamento, apresentado na Tabela 1.
Tabela 1. Etapas a serem realizadas do trabalho.
Etapas Descrição Ações
Etapa 1
Levantamento de Informações
• Compreensão sobre educação especial • Compreensão sobre jogos
• Compreensão sobre engines • Compreensão sobre modelagens Etapa 2 Preparação do Ambiente de Trabalho • Escolha das ferramentas
• Levantamento dos Jogos
Etapa 3
Desenvolvimento da Ontologia: Modelo Conceitual
• Realização da MDO – Fase de Preparação • Análise dos Jogos
• Elaboração da Tabela de Frequência • Levantamento de Conceitos
• Relacionamento entre os Conceitos Etapa 4 Análise dos Resultados Obtidos • Discussão dos Resultados
Fonte: Próprio Autor.
Para desenvolver o modelo de um engine de jogos eletrônicos educativos – fase de preparação – inicialmente, na Etapa 1 – Levantamento de Informações – foi necessário: levantar o estado da arte acerca de Educação para pessoas com necessidades visuais; observar e mostrar a importância dos jogos para a educação especial, mais precisamente, o uso dos jogos eletrônicos; investigar o funcionamento de motores de jogos e a sua relação com as características presentes nos jogos; o uso de ontologias para modelagem formal de conhecimento e a definição de uma linguagem que a represente. Para o levantamento de informações sobre tais temas, realizou-se pesquisa bibliográfica.
A pesquisa bibliográfica, ou de fontes secundárias, abrange toda bibliografia já tornada pública em relação ao tema estudado, “desde publicações avulsas, boletins, jornais, revistas, livros, pesquisas, monografias, teses, material cartográfico etc.; até meios de comunicação orais: rádio, gravações em fita magnética e audiovisuais: filmes e televisão” (MARCONI e LAKATOS, 2008, p. 57). Sua finalidade é “colocar o pesquisador em contato direto com tudo que foi escrito, dito ou filmado sobre determinado assunto, inclusive conferências seguidas de debates que tenham sido transcritos por alguma forma, quer publicada quer gravada” (p. 57). Desta forma, na primeira etapa foram investigados livros e artigos sobre o referido assunto, de forma a compreender os conceitos principais relacionados ao trabalho e estabelecer uma relação de sincronia entre estes.
17 Na Etapa 2 – Preparação do Ambiente de Trabalho – foram buscados softwares direcionados à modelagem de conceitos, à escolha e critério dos jogos a serem utilizadas, às características que os motores (engines) oferecem a um jogo e as ferramentas para organizar e sistematizar os conceitos obtidos a partir da análise destes. Após a identificação e compreensão de tecnologias existentes, houve a definição de quais tecnologias seriam utilizadas. Dentre as tecnologias, definiu-se uma para a descrição dos jogos em conceitos (BrOffice Writer), outra para elaboração da Tabela de Freqüência (BrOffice Calc), visto na Seção 4.1.4, e uma para elaboração do modelo, em forma de ontologia, denominada Protégé
4.1, que será melhor explorada no Capítulo 3 deste trabalho. Além do Protégé 4.1, para a
elaboração da ontologia, definiu-se uma linguagem que pudesse representá-la, denominada
Ontology Web Language – Linguagem Web para Ontologias (OWL) – esta também será
apresentada no Capítulo 3.
Existem outras ferramentas para construção de modelos, mas a escolha do Protégé deve-se a: sua simplicidade para elaboração de ontologias, por deve-ser de distribuição de uso gratuita (THE NATIONAL CENTER FOR BIOMEDICAL ONTOLOGY, 2010), por ter opções de inserção de plugins para exibir as ontologias em forma de gráficos e são disponibilizados pela Internet vários artigos e manuais sobre o seu uso. Para maiores informações, o Protégé pode ser encontrado no site http://protege.stanford.edu/.
A escolha do OWL para ser a linguagem que represente o modelo conceitual do projeto de pesquisa deve-se à habilidade por parte do autor deste relatório, além de que o OWL tem a vantagem de ser aplicada na ferramenta Protégé. A linguagem de especificação está na versão OWL 2.0, disponível no site http://www.w3.org/TR/owl-guide/, a qual está em conformidade com a ferramenta Protégé.
A escolha dos jogos, na Etapa 2, foi realizada a partir do site www.audiogames.net. Neste link, existem cerca de 250 jogos, sendo que 30 destes são de uso gratuito, porém 18 foram utilizados. Na escolha destes jogos, procurou-se manter o máximo de imparcialidade na análise e descrição dos mesmos. Para isso, foram seguidos alguns critérios:
• Variabilidade dos objetivos: tentativa de dispor de diferentes metas; • Os diferentes grupos que produzem os jogos para essa área;
• Tipos de Jogos (ação, aventura, memória, precisão, etc.);
• Escolha de jogos que não incitam a violência, sendo estes prejudiciais ao processo de educação das crianças com necessidades visuais.
18 Cada um dos jogos possui um arquivo com a descrição dos conceitos existentes, como forma de sistematizar os conceitos e, posteriormente, poder ser compartilhado. Os jogos que foram estudados e seus respectivos objetivos estão apresentados na Tabela 2.
Tabela 2. Descrição dos jogos utilizados
Jogo Descrição
aShooter
É um jogo de tiro ao alvo, em que o jogo simula um jogo de guerra espacial e o objetivo do jogador é acertar os alvos, estes simulados pela transição dos sons.
Bobby’s Revenge É um jogo de tiro ao alvo, em que deve acertar o trenó do papai Noel;
Bop It Ultimate É um jogo musical que contém comandos para acionar os diferentes tons para que saia toques musicais, de acordo com o que o jogo pede para jogar.
Crazy Darts É um jogo de tiro ao alvo. Quando o som fica no centro, o jogador aperta a tecla Space para dar o tiro. A pontuação varia com o tiro dado
Crazy Tennis
É um jogo de tênis em que os comandos variam de acordo com o áudio (esquerdo, direito ou centro) e os níveis ao passar por cada oponente.
Dark Destroyer
É um jogo de tiro ao alvo. Quando o som fica no centro, o jogador aperta uma tecla (Space) para dar o tiro. A pontuação varia com o tiro dado
Deekout É um jogo que tenta iludir o oponente (o computador) se esquivando com
as teclas direcionais
Descent into Madness
É um jogo de terror que você acorda um dia e descobrir que você tem sido raptado! Partindo de uma idéia de onde você está, você lentamente coleciona pistas que tenham sido objeto de ensaio de um cientista que tenta encontrar uma cura para a doença de sua mulher, a qual está louca. No entanto, os experimentos fizeram com que você ficasse louco também. Agora cabe a você para encontrar uma cura para si mesmo e escapar antes de você enfrentar o mesmo destino dos outros.
Dog and Cat
Trata-se de um jogo de cão e gato, em que há um campo de 25x25 e 4 árvores, uma em cada canto desse campo e o objetivo do cachorro é fazer com que gato suba na árvore.
Duck Blaster Trata-se de um jogo de tiro ao alvo, em que o jogador tem 5 minutos para
acertar a maior quantidade de patos possíveis.
Fart Man É um jogo que tem que evitar que o jogador inale o cheiro de gases.
Finger Panic Trata-se de um jogo em que o jogador está em uma quadra de 5x5 e tenta
localizar o crackerjack em uma pequena quantidade de tempo.
Hunter Um jogo de aventura, onde um personagem principal tem que entrar na
selva para conquistar uma estátua, com níveis de dificuldade
Judgment Day É caracterizado como um jogo do tipo Space Invaders, onde o objetivo é
eliminar os invasores extraterrestres.
Mine Buster É um jogo que simula um campo minado
Pigeon Panic Trata-se de um jogo que o objetivo é acertar um pombo, o qual está sujando a praça onde o jogador está passando.
Sonic Match É um jogo em que o objetivo principal é combinar os sons
Tic-Tac Toe É o conhecido jogo-da-velha, em que o jogador duela com um adversário
e o objetivo é preencher (em uma matriz 3x3) três colunas, linhas ou diagonais com o mesmo item que escolhera.
19 A Etapa 3 – Desenvolvimento do modelo conceitual da Ontologia – consistiu na produção do modelo, em forma de ontologia. Para isso, foi utilizada a Metodologia de Desenvolvimento de Ontologias (MDO), proposta por Pinto (PINTO; PEREIRA; BURNHAM; 2005, p.4).
A MDO é dividida em quatro fases: Preparação, Formalização, Implementação e Análise de Qualidade, como mostra a Figura 1. Entretanto, por restrições de tempo de execução da pesquisa (esta realizada no período de um ano), foi executada a sua primeira fase (Preparação), visto que os usos de fases sucessoras não farão parte do escopo do trabalho. Ressalta-se que as demais fases estão previstas para serem executadas a partir de trabalhos futuros.
Figura 1. Metodologia a ser utilizada para a elaboração da ontologia. Fases
Preparação Formalização Implementação Análise de qualidade
P ro ce ss os Análise do domínio Levantamento de
conceitos Definições deaxiomas
Mapeamento estrutural Prototipação Verificação e Validação Usabilidade Ver sões "Evo luçã o" 1 0 3 4 5 Taxonomia Identificação de relacionamentos e funções 2 7.b 7.c 7 7.a Vocabulário de controle Ferramentas 6 6.a 6.b
Fonte: PINTO; PEREIRA; BURNHAM; 2005, p.7 Legenda:
Fluxo de retroalimentação do ciclo de desenho de ontologias 1 2 3 4 5 6 7
Direcionamento à identificação de conceitos Direcionamento ao desenho do mapa conceitual Direcionamento à formalização
Direcionamento à estruturação da ontologia Direcionamento à implementação Direcionamento à análise de qualidade
0 Início do processo de desenho de ontologias Diálogo entre elementos Oferece suporte a
20 A fase de Preparação consiste na elaboração de um modelo conceitual, em forma de ontologia, dividida em 3 (três) sub-etapas: Análise do Domínio, Levantamento de Conceitos e a Identificação de Relacionamentos e Funções.
A primeira sub-etapa - Análise do Domínio - detalha o conhecimento a ser explorado. Ela faz um levantamento dos assuntos principais do projeto. Esta etapa é puramente de pesquisa de livros, apontamentos, apostilas, softwares, revistas, etc., existentes tanto no meio virtual (Internet, por exemplo) quanto no meio físico. Cabe ressaltar que a fonte de informações foram os jogos selecionados, de acordo com os critérios citados anteriormente (variabilidade dos objetivos, os diferentes grupos que produzem os jogos para essa área e os tipos de jogos, tais como ação, aventura, memória, precisão, etc.).
Na segunda sub-etapa - Levantamento de Conceitos – foram identificados e definidos os conceitos, estes sinalizados na sub-etapa Análise de Domínio. A referência principal para levantamento dos conceitos são os trabalhos realizados pelo GOP – Game Ontology Project – o qual realiza um levantamento de conceitos para jogos que possuem interface gráfica com o usuário. Entretanto, para utilização de tais conceitos aplicados aos jogos em áudio realizou-se uma adaptação e posterior filtragem destes, de forma que fique com as características referentes aos jogos relacionados ao projeto principal, descrito nesse relatório. Ao final desse processo, um vocabulário de controle foi criado, para que este seja utilizado como referência para identificação de conceitos e relacionamentos.
Na terceira sub-etapa - Identificação de Relacionamentos e Funções – identificaram-se os conceitos que podem ser interligados, a fim de estabelecer o relacionamento entre os dados obtidos com o levantamento de conceitos e, assim, construir o modelo conceitual, sendo este o produto final deste projeto.
A quarta e última etapa da MDO - Análise dos Jogos - utilizaram-se os jogos específicos e foram definidas as características principais de cada um. Em cada um destes jogos, foi criado um arquivo colocaram-se as características gerais e aspectos particulares, tais como a sua Interface, os seus Objetivos, as Regras e a Manipulação de Entidades (Seção 4.1.1). Os seus resultados foram inseridos em uma tabela de freqüência e, a partir deste, selecionaram-se os conceitos necessários para a criação do vocabulário de controle.
A Tabela de Freqüência é um recurso utilizado para exibir todos os resultados obtidos diante da análise dos jogos. Colocaram-se cada um dos conceitos existentes nos arquivos em tabelas (Seção 4.1.4), onde estas possuiriam todos os conceitos existentes possíveis em um
21 jogo, sugeridos pelo autor, e que nestas tabelas extraíssem os conceitos utilizados para elaboração da ontologia.
Sobre a Tabela 1, uma sub-etapa da Etapa 3 - Levantamento de Conceitos - consiste em extrair aqueles conceitos que foram marcados (candidatos) na tabela de freqüência. Este é considerado o ponto chave do projeto, pois se considera que os jogos direcionados a pessoas - especialmente crianças – com necessidades visuais possuem as características encontrados nos conceitos extraídos, sendo estas propulsoras para a elaboração de uma possível ontologia que as represente, a qual possa representar, mesmo que conceitualmente, um motor de jogos para esta área.
A sub-etapa da Etapa 3 - Relacionamento entre os Conceitos - identifica as ligações existentes entre os campos das tabelas de freqüências e entre as próprias tabelas. É observada principalmente a hierarquização entre os conceitos, com referência nos jogos analisados (jogabilidade destes) e nas descrições dos jogos.
Por fim, a Etapa 4 – Análise dos Resultados Obtidos - foi dedicada à análise e discussão dos resultados obtidos e levantamento dos possíveis trabalhos a serem realizados futuramente. A análise de conteúdo, que, conforme nos explica Bardin (2002, p. 31), consiste em um conjunto de técnicas de análise das comunicações que utiliza procedimentos sistemáticos e objetivos de descrição do conteúdo das mensagens, embora seja mais comum em pesquisas sociais, também foi adotada neste trabalho com o intuito de orientar durante à resposta às perguntas que foram levantadas inicialmente para direcionar o trabalho durante o processo investigativo.
Um resumo da metodologia da pesquisa pode ser observado a partir do mapa conceitual mostrado pela Figura 2.
22 Figura 2. Representação em Mapa Conceitual da Metodologia.
23 3 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
Este capítulo visa apresentar os conceitos, as ferramentas e os trabalhos correlacionados, que auxiliaram o pesquisador durante a realização do trabalho. Assim, para uma melhor compreensão e execução deste trabalho, foi necessário compreender alguns conhecimentos relacionados às áreas envolvidas: Seção 3.1, Educação para pessoas com necessidades visuais, Seção 3.2, Jogos, dentre os quais os Jogos Eletrônicos (Seção 3.3), Seção 3.4, Motores de Jogos, Seção 3.5, Ontologias e OWL (Seção 3.6), assim como os processos e Ferramentas Utilizadas (Seção 3.7) e os Trabalhos que estão correlacionados (Seção 3.8).
3.1 Educação para pessoas com necessidades visuais
O processo histórico de educação para pessoas com necessidades visuais data do século IV, por intermédio de São Basílio de Cesárea, na Capadócia, onde este fundou um abrigo para cegos. No século XVI, na Itália, Girolina Cardono ensinava as pessoas cegas através do tato. Já no século XVIII, na França, Valentin Haüy criou uma escola para cegos. Dentre os fatos, o mais importante foi à criação do Sistema Braille, por Louis Braille, na França, em 1829, o qual se realizou uma leitura e escrita por meio de pontos de relevo, organizados em uma célula de seis pontos (GLAT, 2009).
No Brasil, iniciativas de educação para cegos começaram com D. Pedro II, o qual, no ano de 1856, criou o Instituto Imperial dos Meninos Cegos, atual Instituto Benjamin Constant (IBC), considerado atualmente como centro de referência nacional para questões de deficiência visual. No início do século XX, criou-se o Instituto de Cegos da Bahia e, paralelamente, foram promovidas campanhas governamentais, como a criação de Ministérios e órgãos filiados a secretarias de Educação. Tais políticas têm o intuito de fomentar a educação para pessoas cegas ou de baixa visão, com ações de descentralização de tais órgãos e a produção de materiais (livros, revistas, equipamentos) em Braille (GLAT, 2009).
Segundo Glat (2009), pessoas com necessidades visuais são categorizadas em duas condições: cegueira e baixa visão. Nos dois casos, tais necessidades afetam o desenvolvimento eficiente da visão para a execução de tarefas que exigem tal sentido, sejam estas profissionais ou mesmo cotidianas. Para os que possuem baixa visão, estas podem não ser consideradas com mesma homogeneidade, visto que parte da visão pode ser aproveitada em diversas maneiras.
24 Na tentativa de explicar algumas atitudes e ações de pessoas com necessidades visuais, algumas teorias foram propostas, dentre estas a Compensação Sensorial. Segundo esta teoria, se uma pessoa fosse desprovida de um dos sentidos esta seria gratificada pela maior acuidade dos outros, ou seja, a ausência de um destes aumentaria quantitativamente os outros. A partir dessa ideia, uma pessoa cega teria os outros sentidos (audição, tato, paladar) mais apurados e estes realizariam ações mais perfeitas que a pessoa com sentidos, sem algum tipo de necessidade especial (RABELLO, 2007).
Tal afirmação, entretanto, provoca alguns questionamentos. Psicólogos como Stern (1923
apud MONTEIRO, MANHÃES, KASTRUP, 2008, p2.) acreditam que “a força emergiria da
debilidade, assim como novas aptidões surgiriam da deficiência”. Outros autores, entretanto, utilizam tal afirmação para comprovar o fato contrário, ou seja, se uma pessoa não possui um sentido ativo, entre um bebê que nasce cego e outro que não possua esse tipo de necessidade, por exemplo, o primeiro conseguiria andar em um tempo menor que o outro.
Diante da eminência de a pessoa com necessidade visual estar inserida em um contexto de sociedade, estas pessoas criam mecanismos para se adaptarem a sociedade, de forma que compense (ou gratifique) essa necessidade física.
Assim, para a educação dessas pessoas, faz-se necessária uma adaptação do ensino, a qual requer atividades, aplicação cuidadosa da mente e concentração (RABELLO, 2007). Para a sua realização, o conhecimento das características de cada pessoa se torna importante, a fim de que seja definida uma orientação diante das necessidades físicas de cada uma delas.
Como exemplo, em experiências com grupos de teatro para pessoas com necessidades visuais, Rabello (2007) diz que “uma pessoa que perde a visão tardiamente possui referências visuais que facilitam o trabalho de expressão corporal”. O uso das artes cênicas (teatro, por exemplo) é somente um dos mais diversos instrumentos para a Educação Infantil. Em particular, para este projeto, dentre os instrumentos utilizados, são citados os jogos educativos para as pessoas com necessidades visuais, que demanda algumas limitações de ensino, de acordo com o tipo de necessidade apresentada pelas pessoas. De acordo com Pereira (PEREIRA, ROBERTO, OLIVEIRA, 2004), as crianças com necessidades visuais entram nesse contexto necessitando de alguns recursos didáticos e adaptações curriculares, para que estes possam participar ativamente do processo de ensino e aprendizagem.
25 3.2 Jogos
Conceitualmente, segundo Kishimoto (2007, p. 16), o jogo pode ser visto como:
• O resultado de um sistema lingüístico que funciona dentro de um contexto social;
• Um sistema de regras; • Um objeto;
No primeiro item, o jogo é reflexo do contexto sócio-cultural. Influenciado pelas características de uma sociedade (ou parte dela), o jogo pode atuar diretamente no aprendizado e no conhecimento da pessoa, pois este participa como facilitador de aprendizagem para os mais diversos campos do conhecimento humano, onde exerce influência desde os ensinos tradicionais até os métodos mais modernos.
Alguns dos instrumentos que são utilizados para a produção e execução dos jogos dependem do contexto social. Em uma tribo indígena, por exemplo, o uso do arco e flecha para caça e/ou pesca pode ser pensado de modo diferente, caso seja em uma área não-indígena.
No segundo caso, entende-se como sistema de regras a “identificação, em qualquer tipo de jogo, de uma estrutura seqüencial que especifica sua modalidade” (KISHIMOTO, 2007, p. 17). A partir dessa afirmação, pode-se dizer que, para que seja entendido o seu funcionamento, é importante conhecer as suas regras. Em um jogo eletrônico, por exemplo, consideram-se um sistema de regras, os requisitos básicos para manuseio das ferramentas do jogo, assim como as regras para o seu mundo.
No terceiro item, quando jogo é tratado como objeto , o mesmo origina-se de acordo com o contexto sócio-cultural e a partir de regras que não somente o permeiam, mas o mundo que este acontece.
Os três aspectos citados permitem uma primeira compreensão dos jogos, diferenciados pelas regras e objetos que o caracterizam (KISHIMOTO, 2007, p. 17). Assim, podem-se ter diversos tipos, tais como os eletrônicos, os lúdicos, os de azar, os característicos de uma cultura (cultura indígena, por exemplo) e até mesmo o jogo político, onde que, pelo conceito, pode ser considerado como tal. No projeto, citaremos somente o uso dos jogos eletrônicos, como forma de abordagem educacional.
26 Outro autor, Jesper Jull (SANTAELLA; FEITOZA, 2009), parte das definições de jogos por diversos autores e cria uma tabela (Tabela 3) com tais conceitos e tenta chegar a uma definição a partir desses conceitos dos outros autores.
Tabela 3. Definições de Jogo por diversos autores, segundo JULL.
FONTE DEFINIÇÃO
Johan Huizinga séria’ e exterior à vida habitual, mas ao mesmo tempo capaz de “… uma atividade livre, conscientemente tomada como ‘não-absorver o jogador de maneira intensa e total.”
Roger Caillois separada (no tempo e espaço), incerta, improdutiva, governada por “[o jogo] é uma atividade que é essencialmente livre (voluntária), regras, fictícia (faz-de-conta).”
Bernard Suits
“Jogar um jogo é se engajar em uma atividade dirigida para causar um estado específico de ocorrências, usando somente meios permitidos por regras, onde as regras proíbem meios mais eficientes em favor de meios menos eficientes, e onde tais regras são aceitas apenas porque elas tornam possível tal atividade.”
Avedon & Sutton-Smith
“No seu nível mais elementar, podemos definir jogo como um exercício de sistemas de controle voluntário, nos quais há uma oposição entre forças, confinado por um procedimento e regras, a fim de produzir um resultado não estável.”
Chris Crawford
“Eu percebo quarto fatores comuns: representação [um sistema formal fechado, que subjetivamente representa um recorte da realidade], interação, conflito e segurança [o resultado do jogo é sempre menos severo do que as situações que o jogo modela].”
David Kelley
“Um jogo é uma forma de recreação constituída por um conjunto de regras que especificam um objeto (objetivo) a ser almejado e os meios permissíveis de consegui-lo.”
Salen & Zimmerman
“Um jogo é um sistema no qual jogadores engajam-se em um conflito artificial, definido por regras, que resultam em um resultado quantificável.”
Fonte. SANTAELLA; FEITOZA, 2009 (adaptado).
Diante da Tabela 3, para que um jogo seja considerado como tal, ele deve apresentar os seguintes pontos:
1. Regras: Todo jogo deve possuir regras, e que estas devem ser sempre utilizadas.
2. Resultado variável e quantitativo: Os jogos devem ter variabilidade de objetivos, metas e objetos, assim como deve fornecer uma quantidade de resultados significante.
27 3. Valorização do Resultado: a depender do resultado, a potencialidade do mesmo indica o quanto que o jogador desempenhou no jogo (positivamente ou negativamente).
4. Esforço do Jogador: o trabalho utilizado pelo jogador para alcançar as metas, influencia diretamente no resultado do mesmo.
5. Vínculo do jogador ao resultado: o envolvimento do jogador diretamente com o jogo influencia nos seus sentimentos ante ao mesmo, ou seja, se ele vence – ou conquista – ele fica feliz e, caso contrário, fica triste.
6. Consequências negociáveis: um jogo pode ter conseqüências (diretas ou indiretas) na vida real do jogador, podendo este levar para a sua vida ou não.
De acordo com a tabela definida por Jull e pelas características descritas acima estabelece uma definição formal do que é um jogo:
Um jogo é um sistema formal baseado em regras, com um resultado variável e quantificável, no qual diferentes resultados são atribuídos por diferentes valores, o jogador empenha esforço a fim de influenciar o resultado, o jogador sente-se vinculado, e as conseqüências da atividade são opcionais e negociáveis (SANTAELLA; FEITOZA, 2009).
Diante da definição supracitada, e partindo-se das características necessárias como critérios para estabelecer o que é um jogo, na Figura 3 mostram-se os casos em que o objeto a ser estudado pode ser considerado jogo, um quase-jogo, ou um não-jogo. A orientação das setas na mesma figura indica a remoção de um determinado atributo, informando que, caso o objeto analisado não tenha um desses atributos (indicado por colchetes), o mesmo não caracteriza como sendo um jogo.
28 Figura 3. Definição de um jogo.
Fonte: (JULL, 2003).
Para a explicação da Figura 3, o círculo menor, destacado pelas seis características, exemplifica o significado de um jogo segundo Jull (Regras, Resultado variável e quantificável, Valorização do resultado, Esforço do jogador, Vínculo do jogador ao resultado e Consequências negociáveis). Elementos fora desse pequeno círculo identificam o que pode ser considerado um quase-jogo e um não-jogo. Na zona intermediária, jogos de RPG
(Role-Playing Game), de simulações, jogos de sorte ou azar, apostas baseadas em sorte ou
habilidade, são considerados quase-jogo, pois faltam requisitos para serem considerados jogos. Da mesma maneira, jogos baseados em hipertexto, ou mesmo em filmes são considerados não jogos, pois nestes faltam um resultado quantificável ao jogador, o esforço e vínculo do mesmo.
29 3.3 Jogos Eletrônicos
A concepção de jogos eletrônicos vem da ideia de unir narrativas e os jogos. Narrativas são descrições em que o autor cria uma história, com estilos, enredos e se apresentam ao público por meio dos personagens, estes criados pelo narrador. Além disso, apresentam uma abordagem Top-Down (do geral para o mais específico), onde se diz a história de maneira geral e delimita o mesmo com o tempo. Os jogos, além de sua descrição citada na Seção 3.2, possuem uma abordagem Bottom-Up (do mais específico para o geral), onde este geralmente possui regras, tempos e espaços bem definidos e onde o jogador é o agente da história, ou seja, ele determina as ações e acontecimentos do jogo.
A união entre as narrativas e os jogos acontece no momento em que os computadores têm a possibilidade e capacidade de simular ambientes e ações. Assim, em um jogo eletrônico, as ações de um narrador estão simultaneamente acontecendo em um espaço em que o jogador também é o agente do jogo, ou seja, ele é ao mesmo tempo jogador e narrador dos fatos, fato este que não acontece quando os dois objetos (narrativas e jogos) estão atuando separadamente.
Em um jogo eletrônico, os algoritmos computacionais seguem padrões que impedem por completo uma negociação de regras. A negociação de regras é o momento em que o objeto que está sendo analisado para ser um jogo falta os requisitos para que este seja considerado como tal e são classificados (momento de transição) como quase-jogos ou não jogos, por acontecer a negociação das regras. Essa negociação faria com que, na análise de um evento, este poderia ser classificado de outra forma.
Um jogo eletrônico possui formas para valorização da vitória dos participantes. Isso se deve porque estes geralmente apresentam níveis de dificuldades que, ao dificultar as ações a serem realizados, os jogadores acabam por realizar mais esforços para que as metas sejam alcançadas. Ou seja, um jogo eletrônico cria um elo entre este e o jogador, fazendo com que este último dedique seus pensamentos e ações neste jogo. Além disso, os resultados obtidos são automaticamente calculados e, assim, de difícil negociação.
3.4 Motores (engines) de jogos eletrônicos
Um dos componentes importantes para a construção de jogos eletrônicos são os motores (engines). Um motor é um software que representa o “sistema operacional” de um
30 jogo, responsável por carregar os arquivos de arte para a memória, realizar os desenhos, tocar sons, etc (SANCHES, 2010).
A história dos motores remete um pouco antes do seu surgimento, a partir da década de 60. Os jogos eletrônicos começaram a ser produzidos em 1961, com o jogo Spacewear. Após duas décadas, pequenos grupos de programadores começaram a produzir os seus jogos, iniciando o seu trabalho sem qualquer base para seu desenvolvimento, ou seja, sem o uso de componentes (códigos) reutilizáveis.
Na década de 90, a produção de jogos começa a precisar de ferramentas e técnicas de programação que facilitem o desenvolvimento de jogos. Garlan e Shaw (1994 apud ANDERSON, ENGEL, COMMINOS, 2010, p.1) reconhecem que há uma demanda de “uma caracterização de progresso em linguagens de programação e ferramentas tem aumentado consideravelmente no nível de abstração”, o que mostra um avanço na produção dos motores de jogos para evolução (quantitativa e qualitativa) dos mesmos. A partir dessa demanda, então, inicia-se o desenvolvimento de motores (engines) para a produção destes jogos.
Jogos de ação, por exemplo, possuem ações e propriedades que podem ser equiparados a outros similares, ou seja, recursos que podem ser construídos por um engine. Desta forma, os motores são desenvolvidos para manter este tipo de padronização, os quais são utilizados em jogos de colisão, 2D ou 3D, ou aventura, de tal modo que desenvolvedores (artistas,
designers, entre outros) possam incidir sobre os detalhes para que estes construam os seus
jogos com exclusividade em relação a outros. Assim, pode-se dizer que, os engines têm a utilidade de ser um código genérico, podendo ser reutilizado para produção de outros jogos com características básicas similares.
Os engines oferecem componentes reutilizáveis que podem ser manipulados para trazer um jogo à tona. Carregar, exibir e animar modelos, detectar colisão entre objetos, a parte física, insumos, interfaces gráficas, e até mesmo inteligência artificial podem ser os componentes de um motor. No tocante ao conteúdo, os modelos específicos e texturas, o significado por trás de colisões de objetos e de entrada, e a forma como os objetos interagem com o mundo são os que diferenciam os jogos.
Em termos mais técnicos, os motores de jogos são uma coleção de módulos de simulação que não especifica diretamente o comportamento ou ambiente do mesmo. Tais módulos devem:
• Facilitar captura de eventos de entrada; • Gerar saída gráfica e de áudio;
31 • Gerenciar a dinâmica do mundo de jogo;
Dentre estes módulos, podem ser citados: • Áudio;
• Física do Jogo;
• Inteligência Artificial;
• Redes de Computadores (jogos em rede); • Script;
• 2D (Bidimensional); • 3D (Tridimensional); • Entradas (Inputs);
De acordo com a especificidade de cada motor, percebe-se que estes são divididos em módulos, no qual cada um “carrega” um conceito característico à sua singularidade. A partir disso, diante da ideia de uma padronização de tais módulos, uma opção seria a de representá-lo através de um moderepresentá-lo, característico a sua especificidade. Dentre as formas de modelagem, uma das alternativas de construção do mesmo é através do uso de ontologias.
3.5 Ontologia
Ontologia, um conceito utilizado na Filosofia, representa formalmente um domínio de um conhecimento específico. Este nome surgiu na área de Computação diante da eminência de ser fazer um levantamento categorizado das informações existentes, principalmente com o advento da Internet, ou mesmo disponibilizadas pelas Tecnologias de Informação e Comunicação (TIC).
Computacionalmente, uma ontologia pode ser vista com o uso de modelagem. Assim, entende-se que ele aparece como um modelador de conceitos, de informações, seja quais elas estiverem dispostas.
Uma ontologia define um conjunto de primitivas representacionais que modelam um domínio do conhecimento (GRUBER, 2009). Ou seja, modela uma entidade do mundo real, seja computacional ou não. USCHOLD e JASPER (apud BREITMAN, 2005) conceituam a ontologia de forma mais ampla. Eles afirmam que:
32 Uma ontologia pode assumir vários formatos, mas necessariamente deve incluir um vocabulário de termos e alguma especificação de seu significado. Esta deve abranger definições e uma indicação de como os conceitos estão inter-relacionados, o que resulta na estruturação do domínio e nas restrições de possíveis interpretações de seus termos.
Então, a ontologia é a junção dos termos sintáticos (quando se refere ao vocabulário de termos existentes para o domínio) com os semânticos, a partir do momento em que os conceitos estão inter-relacionados, de maneira que esta esteja estruturada.
Segundo (PINTO, PEREIRA, BURNHAM, 2005, p.4), na elaboração de uma ontologia, prezam-se cinco conjuntos de motivações: Explicitar, Reusar, Distinguir, Analisar e Compartilhar. A Figura 4 mostra essas motivações.
Figura 4. Motivos para a criação de ontologias. Conhecimento de um Domínio Explicitar Reusar Distiguir Analisar Compartilhar Ontologia C on ju nt o de a çõ es
Fonte: Construído a partir de McGuinness (2001).
Analisando a figura 4, Explicitar um domínio significa que se pode manter e explicar o domínio, caso esteja claro e evidente. Reusar uma ontologia é torná-la explícita, ou seja, é a formalização de um conhecimento que até então não pode ser revelado. Distinguir é torná-la única, sem duplicações. Analisar é verificar se ela é reutilizável ou não, acontecendo através da disponibilidade dos termos explicitados. E, por fim, Compartilhar objetiva expandir o conhecimento sobre o mesmo, seja para as pessoas, ou mesmo para as máquinas.
3.5.1 Componentes Básicos:
33 Figura 5. Elementos básicos de uma ontologia.
Conceito Entidades
É algo que se deseja representar sobre determinado domínio. O conceito possui informações associadas a ele, que são denominadas de atributos. Os conceitos podem pertencer a um determinado tipo e podem conter várias informações associadas a eles, podendo também estar ligados a outros conceitos.
Descrição
Relacionamento
É a ligação existente entre os conceitos de um determinado domínio. Os
relacionamentos expressam a natureza da ligação existente entre dois conceitos e podem possuir cardinalidade.
Função
São como relacionamentos especiais entre os elementos. Elas designam que os vários elementos envolvidos nesse tipo de relação são dependentes um dos outros, mas cada um é único com relação ao outro.
Instância Representam os elementos de uma ontologia. As instâncias são os conceitos erelações que foram criados na ontologia. Axioma
Modelam as sentenças que são verdadeiras sobre determinada ontologia. Eles podem ser classificados como estruturais e não estruturais. Além de especificar as sentenças verdadeiras sobre uma ontologia, os axiomas especificam restrições sobre a sua interpretação.
Fonte: (PINTO, PEREIRA, BURNHAM, 2005, p.4)
Para o projeto, são utilizados os termos Conceito e Relacionamento, visto que o objetivo deste é abordar os termos necessários para representação possível de um engine de jogos. As ontologias podem ser classificadas quanto à generalidade e ao tipo de informação. No que se refere à ontologias de generalidade, é utilizada a ontologia para o nível de aplicação, pois correspondem a papéis desempenhados por entidades do domínio no desenrolar de alguma tarefa (BREITMAN, 2005).
Quanto à representação de informação, as ontologias podem ser de uso geral e comum, de nível superior, domínio, tarefas, métodos e aplicação. No projeto, é utilizada a de domínio, pois esta representação expressa conceitos de domínios característicos, particulares, onde um vocabulário de controle associado está intimamente relacionado a um domínio mais genérico, como, por exemplo, o conceito Jogo ou mesmo Motor.
Existem várias linguagens e ferramentas que auxiliem na elaboração de ontologias. Dentre as linguagens que existem, para o projeto decidiu-se utilizar a Ontology Web
Language - Linguagem para Ontologias Web (OWL) - pois esta é dedicada para
processamento de conteúdos de informações da web, além de fornecer recursos que possibilitam a interpretação de máquinas desses conteúdos web, por possuir um vocabulário com semântica formal (W3C, 2004).
34 3.6 OWL
Segundo o World Wide Web Consortium (W3C) (W3C, 2004), a Ontology Web
Language - Linguagem para Ontologias Web (OWL) - define e instancia ontologias Web.
Sintaticamente, uma ontologia baseada em OWL inclui classes, propriedades e suas instâncias. Semanticamente, são propriedades lógicas que estão indiretamente (ou diretamente) inter-relacionados.
As declarações de um OWL são feitas utilizando Resource Description Framework - Framework de Descrição de Recursos (RDF), um modelo para representar objetos e seus relacionamentos. O RDF fornece uma semântica simplificada que pode ser representada através da sintaxe eXtensible Markup Language - Linguagem de Marcação Extensível (XML).
3.6.1 Histórico e Tipos:
Historicamente, OWL é o resultado de uma revisão de linguagens que a antecederam. Ela tem o intuito de representar conceitos e seus relacionamentos na forma de uma ontologia (BREITMAN, 2005).
OWL possui três vertentes, diferindo-as em ordem de expressividade:
• OWL Lite: Versão mais simples, ela permite a construção de hierarquias simplificadas de classificação e suas restrições;
• OWL DL: além de obter as características anteriores, realiza mapeamento para linguagem de lógica;
• OWL Full: Possui total expressividade.
A vertente utilizada no projeto é a OWL Lite, por possuir os recursos necessários para produção.
3.6.2 Componentes básicos
Os elementos principais em uma linguagem OWL são os Indivíduos, as Propriedades e as Classes. As Seções 3.6.2.1, 3.6.2.2 e 3.6.2.3 mostram os componentes citados.
35 3.6.2.1 Indivíduos
Os indivíduos são os objetos do domínio utilizado. Além disso, relacionam-se com outros indivíduos pertencentes a outras classes. A Figura 6 mostra um conjunto de indivíduos de um mesmo domínio, aqui representados por losangos.
Figura 6. Indivíduos pertencentes a um domínio.
Fonte: Próprio Autor.
Para essa figura, temos quatro indivíduos, Keyboard, Joystick, Microphone e Headphone. Estes são somente objetos, sem nenhum relacionamento e sem pertencer a algum conjunto de indivíduos que possam ter características em comum.
3.6.2.2 Propriedades
As propriedades são relações entre indivíduos, ou seja, são relações binárias. Elas estabelecem uma ligação entre dois indivíduos (ou entre ele mesmo), podendo ser inversas, funcionais, transitivas ou simétricas. São também conhecidos como atributos, informando a característica de uma classe.
A Figura 7 mostra exemplos de como são utilizadas as propriedades, os quais são determinados por setas entre os indivíduos.
Figura 7. Utilização das Propriedades.
36 3.6.2.3 Classes
As classes são os conjuntos que contém os indivíduos. São construídos através do uso de descrições formais (matemáticas, os quais indicam com precisão os requisitos para ser membro de uma classe. Elas podem seguir uma taxonomia, seguindo uma hierarquia de subclasses-superclasses.
Uma classe pode ser entendida como um conceito, uma palavra-chave, em que as propriedades caracterizam esse conceito e os indivíduos são os resultados possíveis para esse conceito (classe). A Figura 8 exemplifica o uso de classes em OWL.
Figura 8. Uso de Classes em OWL.
Fonte: Próprio Autor.
Nesse exemplo, um indivíduo de nome Joystick, pertencente à classe Dispositivos de Entrada, se comunica com o Indivíduo To Target, da Classe To Select, Subclasse da Classe Entity
Manipulation, por intermédio da relação “Mira em”. Um exemplo de uma descrição de um
domínio do conhecimento utilizando OWL pode ser visto no Quadro 1.
Quadro 1. Exemplo de Modelagem em Ontologias. Prefix(xsd:=<http://www.w3.org/2001/XMLSchema#>) Prefix(owl:=<http://www.w3.org/2002/07/owl#>) Prefix (:=<http://www.semanticweb.org/ontologies/2011/7/Ontology13124 89346076.owl#>) Prefix(xml:=<http://www.w3.org/XML/1998/namespace>)
37 Prefix(rdf:=<http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#>) Prefix(rdfs:=<http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#>) Prefix(skos:=<http://www.w3.org/2004/02/skos/core#>) Ontology(<http://www.semanticweb.org/ontologies/2011/7/Ontolog y1312489346076.owl> Declaration(Class(:Banheiro)) SubClassOf(:Banheiro :Casa) Declaration(Class(:Casa)) Declaration(Class(:Cozinha)) SubClassOf(:Cozinha :Casa) Declaration(Class(:Quarto)) SubClassOf(:Quarto :Casa) Declaration (Class(:Sala)) SubClassOf(:Sala :Casa) )
Fonte: Próprio Autor.
No quadro 1, são mostradas duas seções. A primeira informa o cabeçalho da Ontologia, através da palavra Prefix. Neste, informa-se o local das bases necessárias para a construção de qualquer ontologia (XML, RDF e RDFS). A segunda seção informa os campos da ontologia, sendo estes iniciados pela localização da ontologia e, logo após, a descrição da mesma, com as classes e subclasses que foram declaradas, Declaration e SubClassOf.
Na Figura 9, mostra-se a versão gráfica da modelagem feita em OWL. Na figura, a classe pai está mais à esquerda e os filhos respectivos, por conseguinte, mais à direita.
Figura 9. Exemplo de modelagem em ontologias na versão gráfica.
38 3.7 Ferramentas Utilizadas
As ferramentas de software utilizadas foram um editor de documentos (arquivos que descrevem os jogos), um editor de planilhas (para construção da tabela de freqüência) e um editor de elaboração de Ontologias, sendo este com o uso da ferramenta Protégé, utilizada na área de web semântica e destacada na Seção 3.7.1. A escolha do Protégé como ferramenta deve-se pela facilidade do autor deste relatório utilizá-lo, por ser uma ferramenta gratuita e por existir diversos conteúdos (tutoriais, manuais, exemplos) que demonstram como esta pode e deve ser utilizada.
3.7.1 Protégé
Historicamente, o Protégé foi desenvolvido pelo Departamento de Informática Médica da Universidade de Stanford para aquisição de conhecimento em oncologias (estudo do câncer). Com o passar do tempo, a ferramenta foi modernizada para acompanhar a evolução da tecnologia de Sistemas Baseados em Conhecimento (SBC). Para torná-la mais robusta e disponível para o público, a equipe optou por abrir o seu código fonte.
O Protégé é um software gratuito que é utilizado para criação e edição de ontologias (THE NATIONAL CENTER FOR BIOMEDICAL ONTOLOGY, 2011). Sua interface gráfica provê acesso à barra de menus e barra de ferramentas, além de apresentar áreas de visualização, que funcionam como módulos de navegação e edição de classes, atributos, formulários, instâncias e pesquisas na base de conhecimento, propiciando a entrada de dados e a recuperação de informações. A Figura 10 mostra a tela principal do software citado.
39 Figura 10. Página Inicial do Prótégé.
Fonte: Próprio Autor.
A ferramenta suporta dois modos para modelar ontologias, podendo ser via frames do
Protégé ou por OWL. Além disso, ela é extensível, podendo ser incorporados plugins em seu
software, pois fornece um ambiente para prototipagem e desenvolvimento de aplicações. Dentre os plugins existentes para a ferramenta, foram utilizados o Graphviz (Versão 2.26.3) e o Hermit (Versão 1.2.4).
O Graphviz serve para mostrar a ontologia criada graficamente, para melhor visualizar a disposição dos conceitos e suas hierarquizações. O Hermit funciona como um verificador de ontologias, analisando se a estrutura semântica está correta. A Figura 11 mostra a imagem gráfica resultante de uma ontologia, sendo que esta imagem foi produzida pelo plugin
