ONTO-Analyst: um método extensível para a identificação e visualização de anomalias em ontologias

• Autor(a) principal: Orlando, João Paulo
• Data de Publicação: 2017
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/55/55134/tde-07122017-102344/
• topic: Anomaly identification; Anomaly visualization; Identificação de anomalias; Ontologias OWL; Ontology problems; OWL ontologies; Problemas de ontologias; Semantic web; Visualização de anomalias; Web semântica

A Web Semântica é uma extensão da Web em que as informações tem um significado explícito, permitindo que computadores e pessoas trabalhem em cooperação. Para definir os significados explicitamente, são usadas ontologias na estruturação das informações. À medida que mais campos científicos adotam tecnologias da Web Semântica, mais ontologias complexas são necessárias. Além disso, a garantia de qualidade das ontologias e seu gerenciamento ficam prejudicados quanto mais essas ontologias aumentam em tamanho e complexidade. Uma das causas para essas dificuldades é a existência de problemas, também chamados de anomalias, na estrutura das ontologias. Essas anomalias englobam desde problemas sutis, como conceitos mal projetados, até erros mais graves, como inconsistências. A identificação e a eliminação de anomalias podem diminuir o tamanho da ontologia e tornar sua compreensão mais fácil. Contudo, métodos para identificar anomalias encontrados na literatura não visualizam anomalias, muitos não trabalham com OWL e não são extensíveis por usuários. Por essas razões, um novo método para identificar e visualizar anomalias em ontologias, o ONTO-Analyst, foi criado. Ele permite aos desenvolvedores identificar automaticamente anomalias, usando consultas SPARQL, e visualizá-las em forma de grafos. Esse método usa uma ontologia proposta, a METAdata description For Ontologies/Rules (MetaFOR), para descrever a estrutura de outras ontologias, e consultas SPARQL para identificar anomalias nessa descrição. Uma vez identificadas, as anomalias podem ser apresentadas na forma de grafos. Um protótipo de sistema, chamado ONTO-Analyst, foi criado para a validação desse método e testado em um conjunto representativo de ontologias, por meio da verificação de anomalias representativas. O protótipo testou 18 tipos de anomalias retirados da literatura científica, em um conjunto de 608 ontologias OWL de 4 repositórios públicos importantes e dois artigos. O sistema detectou 4,4 milhões de ocorrências de anomalias nas 608 ontologias: 3,5 milhões de ocorrências de um mesmo tipo e 900 mil distribuídas em 11 outros tipos. Essas anomalias ocorreram em várias partes das ontologias, como classes, propriedades de objetos e de dados, etc. Num segundo teste foi realizado um estudo de caso das visualizações geradas pelo protótipo ONTO-Analyst das anomalias encontradas no primeiro teste. Visualizações de 11 tipos diferentes de anomalias foram automaticamente geradas. O protótipo mostrou que cada visualização apresentava os elementos envolvidos na anomalia e que pelo menos uma solução podia ser deduzida a partir da visualização. Esses resultados demonstram que o método pode eficientemente encontrar ocorrências de anomalias em um conjunto representativo de ontologias OWL, e que as visualizações facilitam o entendimento e correção da anomalia encontrada. Para estender os tipos de anomalias detectáveis, usuários podem escrever novas consultas SPARQL.