Os mapas de tópicos, introduzidos no capítulo II como uma forma de tradução dos mapas de conceitos num formato XML para promover a representação e recuperação dos objectos de informação de um curso e a interoperabilidade semântica, constituem uma alternativa viável às tecnologias para as ontologias, desde que sejam criados como estruturas ontológicas para suportar a representação e recuperação de objectos de aprendizagem.
Um mapa de tópicos expressa assuntos ou temas através de tópicos dependendo do domínio de aplicação desse mapa (identificando os temas que são relevantes em determinado
domínio do conhecimento para o fim a que se destina o mapa), do utilizador (identificando os requisitos) e do autor (reflectindo a opinião do criador sobre o que os tópicos são) (Librelotto, 2005).
Os objectivos principais dos Mapas de Tópicos são (Rath, 2003):
• Classificar e qualificar o conteúdo dos recursos de informação como tópicos para habilitar ferramentas de navegação tais como: índices, referências cruzadas, glossários, dicionários, navegação por conceitos;
• Ligar os tópicos com vista a permitir a navegação entre eles; • Estruturar recursos de informação não estruturados;
• Facilitar a localização e recuperação de informação;
• Filtrar a informação de acordo com o perfil do utilizador ou com o objectivo específico.
Recorrendo à analogia usada por Charles Goldfarb (2001), um mapa de tópicos pode ser comparado a um GPS aplicado ao mundo da informação e do conhecimento.
A parte principal de um mapa de tópicos é conhecida por TAO e corresponde aos seguintes elementos (Pepper, 2000):
• T (Topic ou Tópico) – pode ser qualquer coisa: uma pessoa, um nome próprio, uma entidade, uma localidade, um assunto, um conceito, um termo, uma ideia, um exemplo ou qualquer outra representação da realidade. Um tópico é um objecto (object) que reifica um assunto (subject). Ou seja, é um objecto que serve de intermediário (proxy) para algum assunto ou termo que representa uma ideia ou um conceito abstracto da realidade (por exemplo: “Vitor Gonçalves”, “Linguagens de Programação”, “Redes e Serviços Telemáticos”, “CET”, “ESEB”, etc). Embora um mapa de tópicos possa conter vários tópicos reificando o mesmo assunto, após o processamento haverá apenas um tópico para cada assunto. De salientar que os tipos de tópicos são considerados também tópicos. De acordo com os 5 tópicos do exemplo, poderíamos acrescentar os seguintes tipos de tópicos: “Professor”, “Disciplina”, “Curso” e “Escola”. Um tópico pode ter vários nomes (rótulos): “acção de formação” ou “curso de formação” ou “training course”, já que ambos representam o mesmo tópico;
• A (Association ou Associação) – corresponde à relação entre dois ou mais tópicos (por exemplo: escrito_por, representado_por, é_exemplo_de, é_um, etc.). De acordo com os 5 tópicos referidos no exemplo acima, poderíamos ter as seguintes associações: “Vitor lecciona Linguagens de Programação”, “Linguagens de Programação é leccionada por Vitor”, “Linguagens de Programação pertence ao CET”, “CET é ministrado na ESEB”, etc. De referir que os tipos de associações também são definidos como tópicos;
• O (Occurrence ou Ocorrência) – é a ligação entre o tópico e um ou mais objectos de informação considerados relevantes para o tópico (por exemplo: página do curriculum
vitae do docente xlink:href=“www.vgportal.ipb.pt/vg/index.php?page=vita”).
Portanto, um tópico aponta para uma ou mais ocorrências, tal como podemos demonstrar no nosso exemplo: “documento do curriculum vitae detalhado do professor”, “link para a Webpage do professor”, “documento do programa da disciplina”, “comentário sobre a disciplina”, “guia do curso CET”, “vídeo de apresentação da ESEB”, “link para a Webpage da escola”, etc).
Figura 54 – Independência entre mapas de tópicos e recursos de informação
Estes elementos são suficientemente intuitivos para criar um mapa de informação, mantendo os recursos de informação na sua forma original. Ou seja, a independência entre os mapas de tópicos e os recursos ou objectos de informação é preservada. Os objectos de informação mantêm a sua forma original, não são modificados, o que permite o seu uso como ocorrências noutros mapas de
4.1.3.1- Norma Topic Maps
Neste últimos anos, com vista a normalizar a construção de mapas de tópicos e encontrar uma notação universal para os descrever, surgiram algumas propostas e linguagens: HyTM - HyTime Topic Maps (Newcomb, 2003), AsTMa= (Barta, 2005), LTM – Linear Topic
Maps (Garshol, 2002) e XTM – XML Topic Maps (Pepper e Moore, 2001). Esta última
acabaria por constituir a sintaxe recomendada para a norma Topic Maps (ISO/IEC 13250), substituindo a sintaxe inicialmente adoptada, HyTM (ISO/IEC/10744).
A norma Topic Maps ISO 13250 2nd Edition (Biezunski et al., 2002) está organizada no seguinte conjunto de normas: ISO 13250-2 Data Model; ISO 13250-5 Reference Model; e nas seguintes normas candidatas Topic Map Query Language e Topic Map Constraint
Language.
Este conjunto de normas permite representar estruturas de conhecimento, ou seja, estruturas de recursos de informação usadas para definir tópicos e as correspondentes inter- relações. XTM é o formalismo ou linguagem baseada em XML que permite a descrição, manipulação e intercâmbio de mapas de tópicos no âmbito da Internet, de acordo com a sintaxe definida formalmente por um DTD (Pepper e Moore, 2001). É a linguagem recomendada no âmbito da norma ISO/IEC 13250:2 Topic Maps para descrever estruturas de conhecimento e associá-las aos recursos de informação correspondentes. A Figura 55 ilustra o principal vocabulário XTM para expressar mapas de tópicos.
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" ?>
<topicMap id="12345" xmlns="http://www.topicmaps.org/xtm/1.0/" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"> <topic id="12345_1">
...
<occurrence> <instanceOf>
<topicRef xlink:href="#Website_mtm">
</instanceOf>
<resourceRef xlink:href="http://www.fe.up.pt/mtm" />
</occurrence> ... </topic> ... <association id="assoc_12345_1"> ... </association> ... </topicMap>
Por conseguinte, um Mapa de Tópicos é basicamente um documento XML onde diferentes elementos são usados para representar tópicos, ocorrências de tópicos e relações (ou associações) entre tópicos.
Os tipos de tópicos são definidos declarando uma relação classe/instância, que pode ser vista como uma relação abstracta super-classe/subclasse. Recorrendo novamente ao exemplo da Figura 47 aplicado aos mapas de tópicos, podemos declarar os tipos de tópicos como está representado na Figura 56.
<topic id="curso"/> <topic id="licenciatura"> <instanceOf> <topicRef xlink:href="#curso"/> </instanceOf> </topic> <topic id="mestrado"> <instanceOf> <topicRef xlink:href="#curso"/> </instanceOf> </topic> <topic id="LEI"> <instanceOf> <topicRef xlink:href="#licenciatura"/> </instanceOf> </topic> <topic id="MTM"> <instanceOf> <topicRef xlink:href="#mestrado"/> </instanceOf> </topic>
Figura 56 – Definição dos tipos de tópicos em XTM
Aos tópicos podem ser associadas várias características. Para validar essas características existe o contexto (scope). Ou seja, só no contexto é que a atribuição de características é válida. Uma correcta aplicação do contexto permite eliminar ambiguidades, para além de permitir alterar a apresentação de informação ao utilizador consoante o seu perfil. O contexto é representado por um conjunto de tópicos, tal como se pode verificar na Figura 57.
<topic> <baseName> <baseNameString>Tecnologia Multimédia</baseNameString> </baseName> <baseName> <scope> <topicRef xlink:href="#deec"/> <topicRef xlink:href="#feup"/> <topicRef xlink:href="#pt"/> <topicRef xlink:href="#mtm"/> </scope> <baseNameString>MTM</baseNameString> </baseName> </topic>
Uma vez que a estrutura do documento XTM é definida por um DTD, a validação sintáctica do mapa de tópicos pode ser realizada por qualquer processador ou parser de XML.
A sintaxe da linguagem XTM 1.0 é constituída por 19 elementos: • <topicRef>: referência URI para um tópico;
• <subjectIndicatorRef>: referência URI para um recurso que indica um assunto;
• <scope>: referência a tópicos (<topicRef>), recursos (<resourceRef>) ou indicadores de assuntos (<subjectIndicatorRef>) compreendidos no contexto. A união dos assuntos que correspondem a estes elementos especifica o contexto no qual a atribuição da característica do tópico é considerada válida;
• <instanceOf>: instância de um tópico ou apontador para um tópico que representa uma classe;
• <topicMap>: documento mapa de tópicos. É o elemento pai de todos os elementos
<topic>, <association> e <mergeMap> de um mapa de tópicos;
• <topic>: nome e ocorrência de um tópico;
• <subjectIdentity>: assunto que é representado por um tópico; • <baseName>: nome base de um tópico;
• <baseNameString>: string que representa o nome base do tópico anterior pai de um tópico;
• <variant>: formas alternativas do nome base;
• <variantName>: forma alternativa a ser usada como variante do nome base;
• <parameters>: processador de contexto para as variantes; a união dos assuntos que correspondem aos elementos <topicRef> ou <subjectIndicatorRef> especifica um contexto adicional no qual os nomes das variantes são considerados apropriados; • <association>: associação entre tópicos;
• <member>: membro de uma associação;
• <roleSpec>: papel desempenhado por um membro ou tópico numa associação;
• <occurrence>: recurso considerado como uma ocorrência, ou seja, recurso que fornece informação relevante a um tópico;
• <resourceRef>: referência URI a um recurso;
• <resourceData>: informação sobre uma ocorrência de um tópico ou uma variante do nome base;
• <mergeMap>: referência URI relativa a um mapa de tópicos externo. O mergeMap, tal como o próprio nome indica, permite a fusão de mapas de tópicos através da união dos tópicos cujo identificador seja igual; no mapa de tópicos resultante esses tópicos iguais são representados num único tópico com todas as características dos tópicos originais.
A Figura 58 ilustra os elementos que compõem a sintaxe da XTM (Pepper e Moore, 2001). Para obter mais informação, recomenda-se a consulta da norma Topic Maps que se divide em cinco partes: Parte 1: Overview and Basic Concepts; Parte 2: Data Model; Parte 3:
XML Syntax; Parte 4: Canonicalization; e Parte 5: Reference Model.
Tal como referido, existem algumas ferramentas para a criação e navegação em mapas de conceitos, mas muito poucas permitem exportar os mapas no formato XML. Uma dessas ferramentas é a CmapTools que permite a importação/exportação dos mapas de conceitos no formato normalizado para mapas de tópicos XTM, bem como no formato proprietário e específico para mapas de conceitos XCM (XML Concept Maps), não esquecendo a possibilidade de exportar para o formato HTML que permite a visualização da imagem do mapa de conceitos através de browsers Web (Cañas, 2004). No entanto, não possui qualquer mecanismo para realizar inferências sobre os mapas de conceitos ou os mapas de tópicos.
As duas soluções mais difundidas para criar e manipular mapas de tópicos, bem como realizar inferências lógicas sobre os mesmos, são Ontopia Knowledge Suite (OKS) (Ontopia, 2005a) e Topic Maps for Java (TM4J) (TM4J, 2005). OKS é a solução comercial mais difundida, enquanto que TM4J corresponde à solução open source mais usada.
Os mapas de tópicos descritos em XTM podem ser visualizados e navegados usando ferramentas ou motores de mapas de tópicos, tais como:
• Ontopia Omnigator: aplicação que permite carregar e navegar em mapas de tópicos, usando um browser Web. Este motor faz parte do Ontopia Knowledge Suite (OKS). A versão gratuita desta ferramenta limita os mapas de tópicos a 5000 tópicos, associações e ocorrências (Ontopia, 2005b).
• TM4J: aplicação composta por um conjunto de packages Java que fornecem as interfaces e implementações para a importação, navegação, manipulação e exportação de mapas do tópico descritos em conformidade com DTD XTM.
• Ulisses: módulo open source gerador de navegadores conceptuais, desenvolvido no contexto do sistema Metamorphosis, mas que pode ser usado isoladamente.
• SemanText: aplicação protótipo desenvolvida para demonstrar como a norma Topic
Maps ISO/IEC 13250:2000 pode ser usada para representar redes semânticas. É
possível adicionar nova informação à base de conhecimento e ao respectivo mapa de tópicos para inferir novo conhecimento.
Para além destas aplicações, existem mais algumas aplicações e protótipos para criação, visualização e navegação em mapas de tópicos, tais como Topic Map Designer,
Em suma, embora com finalidades diferentes, os mapas de conceitos assemelham-se aos mapas de tópicos, sendo possível a tradução de uns nos outros desde que a estrutura (conceitos, relações e links para os recursos) dos mapas conceptuais possam ser armazenados em base de dados para, posteriormente, permitir a construção dos mapas de tópicos através de XTM (Paz et al., 2005).
4.1.3.2- Comparação entre RDF e Topic Maps
Embora definidas por diferentes famílias de normas e com objectivos distintos, RDF e
Topic Maps têm diversas similaridades como tivemos oportunidade de abordar nas secções
anteriores sobre estas duas tecnologias.
Em suma, as principais semelhanças são (Daconta et al., 2003; Librelloto, 2005): • Ambas foram desenvolvidas como técnicas de representação do conhecimento para a
gestão da informação;
• Ambas definem modelos abstractos;
• Ambas possuem linguagens concretas baseadas em XML;
• Ambas oferecem modelos simples, mas extremamente poderosos: no modelo Topic
Maps os conceitos são representados como tópicos, enquanto que no modelo RDF são
representados como recursos.
Contudo, também há uma série de diferenças significativas:
• Foram desenvolvidas por diferentes comunidades e para diferentes objectivos;
• Nos Topic Maps a representação do conhecimento é realizada na perspectiva dos humanos, enquanto que nos documentos RDF é efectuada na perspectiva das máquinas ou agentes de software;
• Embora tópicos e recursos possam ser considerados sinónimos, os mapas de tópicos são centrados nos temas ou assuntos, enquanto que os documentos RDF são centrados nos recursos;
• A nível semântico, podemos afirmar que a expressividade dos documentos RDF é inferior à dos mapas de tópicos. Mas, com RDFS, a expressividade desses documentos passa a ser superior;
• O mapeamento ou alinhamento entre RDF e mapas de tópicos é possível, mas o alto nível semântico é perdido na ausência de um esquema para os Topic Maps.
Figura 59 – As famílias de normas W3C RDF e ISO Topic Maps
RDF possui o RDFS (que pode ser considerado um metamodelo para o modelo de objectos RDF), mas a norma Topic Maps não possui nenhum modelo similar (Daconta et al., 2003). Com respeito a esta especificidade, nestes últimos anos a comunidade desenvolveu esforços no sentido de desenvolver um modelo abstracto (reference model) e as correspondentes linguagens.
Para além da Topic Map Constraint Language (TMCL) (Moore et al., 2005), neste último ano emergiu uma nova proposta para a recuperação de recursos de informação articulados em mapas de tópicos baseada na linguagem Topic Map Query Language (TMQL) (Garshol e Barta, 2005).
As tecnologias e linguagens de inferência no âmbito da família de normas W3C também estão numa fase de discussão desde 2004. Referimo-nos às propostas RDQL (RDF
Data Query Language) (Seaborne, 2004) e SPARQL Query Language for RDF
(Prud'hommeaux e Seaborne, 2004). Os principais conceitos destas linguagens de inferência podem ser encontrados na secção 4.2.2 – Linguagens para os mecanismos de inferência.
A liberdade de representação de um domínio proporcionada pelos mapas de tópicos, nomeadamente devido ao facto da noção de tópico ser ampla, é uma das suas características mais relevantes. Os mapas de tópicos podem portanto ser vistos como "ontologias de alto nível" (XTM) com vista a representar o significado de um determinado domínio numa
perspectiva de abstracção mais elevada. Consequentemente, para descrever os domínios mais específicos numa perspectiva de abstracção mais baixa poderíamos usar "ontologias de mais baixo nível" (RDFS e OWL).