Nos ´ultimos anos tem crescido a pesquisa e aplica¸c˜ao de ontologias em diversas ´areas, dentre elas Ciˆencia da Computa¸c˜ao, Inteligˆencia Artificial, Teoria de Banco de Dados, Lingu´ıstica Computacional e Ciˆencia da Informa¸c˜ao (GUARINO, 1997; NOY; MCGUIN- NESS, 2001). ´Areas de pesquisas t˜ao diversas como engenharia do conhecimento, represen- ta¸c˜ao do conhecimento, modelagem qualitativa, projetos de banco de dados, modelagem da informa¸c˜ao, integra¸c˜ao da informa¸c˜ao, gest˜ao e organiza¸c˜ao do conhecimento referem ontologias como instrumento de aplica¸c˜ao (GUARINO, 1997).
Muitas s˜ao as aplica¸c˜oes poss´ıveis que v˜ao da categoriza¸c˜ao de produtos a organiza¸c˜ao de s´ıtios web, passando por organiza¸c˜ao e recupera¸c˜ao da informa¸c˜ao. Entre as raz˜oes para o desenvolvimento de uma ontologia, segundo Noy e McGuinness (2001), est˜ao: “compar- tilhar um entendimento comum da estrutura de informa¸c˜ao entre pessoas ou agentes de
software, possibilitar o reuso do dom´ınio de conhecimento, explicitar pressupostos de um dom´ınio, separar o dom´ınio do conhecimento do conhecimento operacional e analisar um dom´ınio do conhecimento”.
A literatura apresenta muitas defini¸c˜oes de ontologia; para o prop´osito deste trabalho, ontologia ´e um descri¸c˜ao formal e expl´ıcita de conceitos e restri¸c˜oes de um dom´ınio de interesse (GUARINO, 1997). Os conceitos s˜ao representados por classes e subclasses que por sua vez possuem pap´eis ou atributos, al´em de restri¸c˜oes. As classes descrevem conceitos mais abrangentes e as subclasses s˜ao especializa¸c˜oes das classes.
Um exemplo de classe em uma ontologia que pretende representar o conhecimento em torno da produ¸c˜ao vin´ıcola poderia ser “vinho”. Esta classe representa todos os vinhos produzidos e poderia conter as subclasses “tinto”, “branco” e “ros´e”. Os vinhos produzidos pelos vinicultores s˜ao instˆancias dessas classes. As propriedades das classes e subclasses cont´em sua descri¸c˜ao. No caso da ontologia sobre produ¸c˜ao vin´ıcola, “marca”, “safra” e “teor alco´olico” s˜ao exemplos de atributos da classe “vinho”.
Uma ontologia n˜ao ´e um simples sistema de categorias, mas uma cole¸c˜ao estruturada de defini¸c˜oes, axiomas e teoremas que representam as entidades de um determinado do- m´ınio. Essas informa¸c˜oes e o conjunto de regras de inferˆencia podem ser usadas para conduzir um “racioc´ınio” automatizado. Muitas disciplinas tˆem se servido de ontologias para padronizar e facilitar o compartilhamento de informa¸c˜ao entre os pesquisadores de uma mesma ´area. As ontologias se mostram um excelente instrumento para (NOY; MC- GUINNESS, 2001):
– compartilhar informa¸c˜ao entre pessoas e agentes de software; – permitir reuso do dom´ınio de conhecimento;
– explicitar os conceitos e pressupostos de uma ´area; – analisar o conhecimento em determinado dom´ınio. ´
E crescente a preocupa¸c˜ao em compartilhar informa¸c˜oes, especialmente na web e para que isto seja efetivo ´e necess´ario que as informa¸c˜oes sejam formalmente padronizadas, permitindo acesso tanto por seres humanos como por computadores. Isto est´a se tor-
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No site do Prot´eg´e, software para constru¸c˜ao de ontologias da Stanford University, da Calif´ornia, pode- se encontrar v´arios exemplos de ontologias, inclusive uma dedicada `a produ¸c˜ao vin´ıcola que inspirou o exemplo (PROT´EG´E, 2010)
nando poss´ıvel gra¸cas ao desenvolvimento de ontologias (BERNERS-LEE; HENDLER; LASSILA, 2001).
O reuso tem sido uma busca nas pesquisas relacionadas a ontologias. H´a grupos de desenvolvedores de ontologias trabalhando de forma colaborativa com o objetivo de criar ontologias de referˆencia. Uma dessas iniciativas ´e The Open Biological and Biomedical Ontologies (OBO Foundry) que atua na ´area da biomedicina. Entre as ontologias pro- postas est´a a Basic Formal Ontology (BFO) que consiste de uma s´erie de sub-ontologias que expressam diferentes perspectivas da realidade (SMITH; GRENON, 2006). Cada on- tologia representa uma parte da realidade dividida em categorias ou universais (SMITH, 2003).
As ontologias tornam expl´ıcitos os conceitos usados por uma ´area facilitando n˜ao apenas a comunica¸c˜ao, como tamb´em a altera¸c˜ao dos conceitos caso haja mudan¸cas no dom´ınio, pois a mudan¸ca ´e realizada na pr´opria ontologia, n˜ao havendo necessidade de reescrever os programas de computador que porventura recorram `as defini¸c˜oes registradas. O dom´ınio de conhecimento de determinada ´area pode ser analisado atrav´es do estudo dos conceitos e axiomas presentes na ontologia e servem de guia para o pesquisador. Uma ontologia de investiga¸c˜ao cient´ıfica pode oferecer elementos at´e mesmo para validar a pr´opria pesquisa.
Em suma, a constru¸c˜ao de uma ontologia abrange a defini¸c˜ao de suas classes, uma taxonomia hier´arquica das classes e subclasses, a defini¸c˜ao das propriedades de cada classe e respectivos valores. As classes devem representam o mais fielmente poss´ıvel objetos l´ogicos ou f´ısicos, descritos por substantivos e seus relacionamentos, geralmente descritos por verbos.
N˜ao h´a uma maneira ´unica de modelar um dom´ınio do conhecimento. ´E preciso decidir como a ontologia ser´a usada e o grau de abstra¸c˜ao e detalhe dos conceitos. O processo de desenvolvimento de uma ontologia ´e iterativo, ou seja, requer v´arias revis˜oes at´e atingir o modelo que atenda `a necessidade do projeto. Geralmente cria-se uma vers˜ao inicial que vai sendo refinada aos poucos. Esse processo de revis˜ao pode perdurar pelo ciclo de vida da ontologia. Um processo simples para a cria¸c˜ao de uma ontologia deve conter os seguintes passos (NOY; MCGUINNESS, 2001):
1. Determinar o dom´ınio e escopo da ontologia; 2. Considerar o uso e reuso da ontologia;
3. Enumerar os termos importantes; 4. Definir as classes e a hierarquia; 5. Definir as propriedades das classes; 6. Definir os valores das propriedades; 7. Criar as instˆancias.
Guarino (1998) classifica as ontologias em quatro tipos, conforme a figura 5.2. Os n´ıveis s˜ao descritos pelo autor da seguinte forma:
– Ontologia de n´ıvel mais alto – descreve conceitos gerais como espa¸co, tempo, mat´eria, objeto, evento e a¸c˜ao. S˜ao conceitos independentes de um dom´ınio particular;
– Ontologias de dom´ınio – cont´em um vocabul´ario de uma ´area espec´ıfica; – Ontologias de tarefa – descreve tarefas ou atividades de um dom´ınio particular; – Ontologias de aplica¸c˜ao – descrevem conceitos mais especializados, dependen-
tes dos n´ıveis superiors de dom´ınio e tarefa.
Figura 5.2: Tipos de ontologia de acordo com o n´ıvel de dependˆencia
Nascimento et al. (2007) fizeram um levantamento do termo “ontologia” na ´area da Ciˆencia da Informa¸c˜ao para verificar os usos do termo, a evolu¸c˜ao das publica¸c˜oes so- bre o assunto e como vem sendo discutido pela comunidade cient´ıfica da CI. O estudo abrangeu o per´ıodo entre 1977 e 2006 e constatou uma grande incidˆencia de publica¸c˜oes sobre ontologias – 280 artigos em 85 peri´odicos diferentes – e uma tendˆencia crescente de publica¸c˜oes. O estudo concentrou-se no levantamento bibliom´etrico, deixando a an´alise do conte´udo para trabalhos futuros.