Processo de desenvolvimento de ontologias: Uma proposta e uma ferramenta

Abstract

Ontologies are an important artifact to represent, formalize and share knowledge. In the Ontological Engineering context, several methodologies for developing ontologies are proposed, each one with its own features and capabilities taking into account the ontology's life cycle. For lack of a consensus, the specialized literature reveals that a combination of methodological best practices becomes relevant to consider the whole ontology's process. Through the study of some methodologies is established a set of elements to carry the ontology's design purpose, considering the expression and functionality characteristics of these elements. As the research's result is defined an ontology development process, which encompass the specification, conceptualization, formalization, implementation, validation activities, combining the use of computing environments. The proposed ontology development process is validated by their use in exploratory research of ontology's projects and the implementation of a computational-aided tool, the ontoKEM.

Full text

Processo de desenvolvimento de ontologias: uma proposta e uma ferramenta
Rev. Tecnol., Fortaleza, v.30, n.1, p. 133-144, jun. 2009.
133
Sandro Rautenberg
Departamento de Ciência da
Computação - Universidade
Estadual do Centro-Oeste
(UNICENTRO)
srautenberg@unicentro.br
José L. Todesco
Programa de Pós-Graduação em
Engenharia e Gestão do
Conhecimento – Universidade
Federal de Santa Catarina,
tite@egc.ufsc.br
Fernando A. O. Gauthier
Programa de Pós-Graduação em
Engenharia e Gestão do
Conhecimento – Universidade
Federal de Santa Catarina,
gauthier@inf.ufsc.br
Processo de desenvolvimento de ontologias: uma
proposta e uma ferramenta
Resumo
Ontologias são um importante meio de representar, formalizar e compartilhar
conhecimento. No contexto da Engenharia de Ontologias, várias metodologias
para desenvolver ontologias são propostas, cada qual com suas características e
potencialidades em relação ao ciclo de vida de ontologias. Por falta de um
consenso, prega-se na literatura que uma combinação das melhores práticas
metodológicas torna-se pertinente para atender a todo processo de ontologia.
Mediante o estudo de algumas metodologias é abstraído um conjunto de elementos
para o projeto de ontologias, atentando às características de expressividade e
funcionalidade destes elementos. Como resultado do estudo tem-se a definição de
um processo para o desenvolvimento de ontologias, o qual prima pelas atividades
de especificação, conceitualização, formalização, implementação e validação de
ontologias e a utilização de ambientes computacionais. Validou-se o processo
proposto perante a sua utilização em pesquisas exploratórias de projetos de
ontologias e a implementação de uma ferramenta computacional de apoio, a
ontoKEM.
Palavras-chave: Processo para desenvolvimento de ontologias. Projeto de
ontologias. Engenharia de Ontologias. Ontologias. OntoKEM.
Abstract
Ontologies are an important artifact to represent, formalize and share knowledge.
In the Ontological Engineering context, several methodologies for developing
ontologies are proposed, each one with its own features and capabilities taking
into account the ontology’s life cycle. For lack of a consensus, the specialized
literature reveals that a combination of methodological best practices becomes
relevant to consider the whole ontology’s process. Through the study of some
methodologies is established a set of elements to carry the ontology’s design
purpose, considering the expression and functionality characteristics of these
elements. As the research’s result is defined an ontology development process,
which encompass the specification, conceptualization, formalization,
implementation, validation activities, combining the use of computing
environments. The proposed ontology development process is validated by their
use in exploratory research of ontology’s projects and the implementation of a
computational-aided tool, the ontoKEM.
Keywords: Ontology development process. Ontology’s project. Ontological
Engineering. Ontologies; OntoKEM.
1 Introdução
Ontologia é um termo que tem diferentes definições nas disciplinas da Filosofia e da Ciência da Computação
(KIRYAKOV, 2006). Originalmente proposto por filósofos, tal termo foi definido como uma disciplina dedicada
à natureza e à existência de elementos. Na Ciência da Computação as ontologias se tornaram populares na
representação do conhecimento, sendo que sua primeira definição mais popular é atribuída a Gruber (1993), o
qual define uma ontologia como “uma especificação explícita de uma conceitualização”. Corroborando, Borst
(1997) estendeu esta definição, atribuindo a perspectiva de colaboração, redefinindo que “uma ontologia é uma
especificação formal e explícita de uma conceitualização compartilhada”.
Recentemente, ontologias são utilizadas no âmbito da Gestão do Conhecimento, primando pela colaboração
entre pessoas e/ou visões de mundo, pela interoperabilidade/integração de fontes de informações, na instrução
como fonte de referência e na modelagem de elementos de conhecimento (GASEVIC et al, 2006).
Inserido no contexto da Engenharia e da Gestão do Conhecimento, o trabalho retratado neste artigo visa a
composição de um processo de desenvolvimento de ontologias, tomando as seguintes assertivas:
i) várias metodologias foram propostas para ontologias (CORCHO et al., 2003);

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ii) cada metodologia se preocupa mais com determinadas atividades no processo de ontologias em
detrimento de outras, oferecendo uma gama de artefatos metodológicos às atividades privilegiadas em
um processo de desenvolvimento de ontologias (FERNANDEZ-LÓPEZ e GÓMEZ-PÉREZ, 2002); e
iii) uma combinação de metodologias se torna pertinente em um processo de desenvolvimento de
ontologias, se valendo das vantagens e dos artefatos de cada uma das metodologias combinadas
(FERNANDEZ-LÓPEZ e GÓMEZ-PÉREZ, 2002; SURE e STUDER, 2003; BRUSA et al, 2008).
De acordo com as assertivas supracitadas e diante uma revisão bibliográfica de algumas metodologias de
desenvolvimento de ontologias, tem-se como resultado a determinação de um processo de desenvolvimento de
ontologias baseado em um conjunto de artefatos das metodologias On-to-Knowledge (SURE e STUDER, 2003)
e METHONTOLOGY (GÓMEZ-PÉREZ et al, 2004) e do guia Ontology Development 101 (NOY e
MCGUINNESS, 2008). Tal processo prima pelas atividades de especificação, conceitualização, formalização,
implementação e avaliação de ontologias e se apoia na utilização de dois ambientes computacionais, a
ferramenta ontoKEM e o editor de ontologias Protégé.
Como ferramenta, a ontoKEM é uma ferramenta case baseada na web para projetos de ontologias utilizada
nas atividades de especificação, conceitualização e formalização. Salienta-se que o desenvolvimento da
ontoKEM também é parte dos resultados desta pesquisa e tem como vantagem em relação a outros ambientes, a
geração automática de vários artefatos customizados em forma de relatórios para documentar projetos de
ontologias. Já o editor de ontologias Protége corrobora o processo de desenvolvimento, oferecendo vários
recursos úteis para as atividades de implementação e avaliação de ontologias.
Para expressar a definição do processo de desenvolvimento de ontologias, além desta seção introdutória, este
artigo compreende uma fundamentação teórica, onde são abordadas as atividades principais em um ciclo de vida
de ontologias e algumas metodologias para o desenvolvimento de ontologias; a discussão do processo de
desenvolvimento proposto; e a ferramenta ontoKEM por se tratar também de um resultado desta pesquisa. Por
fim, são apresentadas a conclusão e a sugestão de trabalho futuro.
2 Fundamentação teórica
Segundo Gasevic et al (2006), para o desenvolvimento de ontologias é necessário um esforço considerável
de engenharia, disciplina e rigor; onde princípios de projeto, atividades e processos de desenvolvimento,
tecnologias de suporte e metodologias sistêmicas devem ser empregados. Neste sentido, surge a Engenharia de
Ontologias preocupando-se com o conjunto de atividades, o processo de desenvolvimento de ontologias, o ciclo
de vida de ontologias, os métodos e metodologias para desenvolver ontologias e as ferramentas e linguagens de
suporte à construção de ontologias (GÓMEZ-PÉREZ et al., 2004).
Segundo Pinto e Martins (2004) e Ye et al (2007), a terminologia de Engenharia de Ontologias é baseada na
Engenharia de Software. Por conseguinte, no processo de desenvolvimento de ontologias, usualmente, são
aceitas as atividades de especificação, conceitualização, formalização, implementação e manutenção. A cada
uma destas atividades existem tarefas a serem executadas, como seguem:
• Especificação: identificar o propósito e o escopo da ontologia. O propósito responde a questão “por que
a ontologia é construída?”, enquanto o escopo responde a questão “quais são as intenções de uso e
usuários da ontologia?”
• Conceitualização: descrever, em modelo conceitual, a ontologia a ser construída, de acordo com as
especificações encontradas no estágio anterior. Cabe ressaltar que o modelo conceitual de uma
ontologia pode ser construído mediante o emprego de ferramentas formais e informais. Tal modelo
consiste em conceitos do domínio, as relações entre os conceitos e as propriedades dos conceitos.
• Formalização: transformar a descrição conceitual em um modelo formal. Nesta fase, conceitos são
definidos através de axiomas que restringem as possíveis interpretações de seu significado e também
organizados hierarquicamente através de relações estruturais, tais como “é-um” ou “parte-de”.
• Implementação: implementar a ontologia formalizada em uma linguagem de representação do
conhecimento. Para isso, um pré-requisito é a escolha da linguagem de representação adequada.
• Manutenção: atualizar e corrigir a ontologia desenvolvida, de acordo com o surgimento de novos
requisitos.
Além disso, Pinto e Martins (2004) também pontuam outras atividades devem ser executadas durante o ciclo
de vida de uma ontologia, sendo elas:
• Aquisição do conhecimento: adquirir conhecimento sobre um domínio por meio de técnicas de
elicitação do conhecimento com especialistas de domínio ou recorrer à bibliografia relevante. Várias
técnicas podem ser utilizadas, como brainstorming, entrevistas, questionários, análise de texto e
técnicas indutivas.
• Avaliação: julgar tecnicamente a qualidade da ontologia por meio da:
o Avaliação técnica: julgar a ontologia e a documentação diante um frame de referência. Há duas
tarefas envolvidas:
 verificação, a qual garante a correção da ontologia de acordo com o entendimento aceito sobre
o domínio em fontes de conhecimento especializadas; e

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 validação, a qual garante que a ontologia corresponde a sua suposta finalidade, de acordo com
os documentos de especificação de requisitos.
o Avaliação dos usuários: julgar a ontologia do ponto de vista do usuário, em relação a sua
usabilidade e utilidade; e do ponto de vista da (re)utilização em outras aplicações conforme a sua
documentação.
• Documentação: relatar o que, como e por que foi feito. Uma documentação associada com os termos
presentes na ontologia é importante, não somente para melhorar a clareza da ontologia, mas também
para facilitar a manutenção, uso e reuso.
Ressalta-se que o conjunto de atividades anteriormente enumeradas pode não ser contemplado totalmente
em uma metodologia para desenvolvimento de ontologias. Para Corcho et al (2003), existem metodologias que
são empregadas em tarefas específicas na Engenharia de Ontologias. Corroborando, para Fernandez-López e
Gómez-Pérez (2002) em cada metodologia proposta existem atividades que deixam de estar compreendidas. Por
isso, segundo os autores e para Sure e Studer (2003) e Brusa et al (2008), uma combinação de metodologias se
torna pertinente no processo de desenvolvimento de ontologias. Partindo-se deste princípio, a seguir são
descritas resumidamente as metodologias utilizadas como subsídios para a composição do processo proposto
neste trabalho.
2.1 Ontology development 101
Segundo Noy e McGuinness (2008), não existe um modo correto ou metodologia de desenvolvimento de
ontologias. Por isso, os autores sugerem apenas um processo para tal, denominado Ontology Development 101.
Este processo consiste em um guia de passos iterativos executados livremente no desenvolvimento de ontologias.
A Figura 1 ilustra (a) os sete passos sugeridos pelos pesquisadores e (b) um exemplo de como os passos podem
ser empregados durante o desenvolvimento de uma ontologia. Resumidamente, os sete passos do guia Ontology
Development 101 são:
Figura 1: Processo de desenvolvimento pelo guia Ontology Development 101
(baseado em NOY e MCGUINNESS, 2008)
1. Determinar o domínio e o escopo da ontologia: deve-se identificar claramente o propósito e os
cenários de utilização da ontologia a ser desenvolvida. “O que abrange o domínio da ontologia?”, “para
que se utilizará a ontologia?”, “que questões a ontologia deveria responder?”, “quem utilizará e manterá
a ontologia?” são exemplos de questões que norteiam a determinação do domínio e escopo no
desenvolvimento de uma ontologia.
2. Considerar o reuso de ontologias existentes: é aconselhável verificar a existência de ontologias que
podem ser reutilizadas em um novo projeto de ontologia, a fim de não se “reinventar a roda” ou
proporcionar a interação da ontologia desenvolvida com outras aplicações.
3. Enumerar termos importantes do domínio da ontologia: relacionar uma lista de termos presentes no
discurso do domínio da ontologia. A relação de termos é importante para os passos subsequentes do
guia, como definir classes, definir propriedades e definir instâncias.
4. Definir as classes do domínio e a hierarquia de classes: a partir da lista de termos, extraem-se aqueles
que descrevem objetos, os quais genericamente representam classes. Com um conjunto de classes
definidas, deve-se organizar as classes de forma hierárquica, considerando um nível de abstração mais
geral em direção as classes específicas.
5. Definir as propriedades das classes: a partir da lista remanescente de termos, observa-se se eles
correspondem a propriedades de dados ou de relações de classe, de uma determinada classe.
6. Definir as restrições das propriedades: caso uma propriedade de classe seja de dados, observa-se o
tipo de dado que a propriedade comporta (string ou número, por exemplo). Caso a propriedade seja uma
relação, deve-se definir a que classes a relação aponta. Restrições sobre cardinalidade e valores válidos
para as propriedades também devem ser considerados neste passo.

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7. Criar as instâncias do domínio: finalmente, criam-se as instâncias da ontologia a partir da definição
das classes, valorando suas propriedades de dados e relações.
Por se tratar de um guia, o Ontology Development 101 contribui com uma visão clara de como se dá
interatividade no desenvolvimento de ontologias. Por isso, boa parte de seus passos são adotados no processo
proposto, como pode ser observado na seção 3 – O Processo Proposto para Desenvolvimento de Ontologias.
2.2 On-to-knowledge
On-to-Knowledge é uma metodologia de desenvolvimento de ontologias fruto da cooperação de várias
entidades européias (FENSEL e HERMELEN, 2008), tendo como intuito desenvolver ontologias para serem
empregadas em Sistemas de Gestão do Conhecimento. Conforme mostra a Figura 2, esta metodologia é dividida
em cinco fases (SURE e STUDER, 2003), sendo elas:
Figura 2: Processo de desenvolvimento da metodologia On-to-Knowledge
(adaptado de SURE e STUDER, 2003)
1. Estudo de viabilidade: é uma fase anterior ao desenvolvimento de ontologias. Amparada pela
metodologia de Engenharia do Conhecimento CommonKADS (SCHREIBER et al., 2002), o estudo de
viabilidade destina-se a identificar problemas e oportunidades de uma organização, objetivando mapear
a real necessidade do desenvolvimento de uma ontologia.
2. Início da ontologia: na metodologia, o desenvolvimento de uma ontologia inicia nesta fase. Fazendo
uma analogia ao processo de software, aqui se objetiva produzir documentos de especificação de
requisitos, definindo o domínio e objetivos da ontologia, utilizando padrões de projeto, identificando as
fontes de conhecimento, definindo atores e cenários, enumerando questões de competência, definindo o
ambiente de desenvolvimento da ontologia, entre outros.
3. Refinamento: o objetivo desta fase é desenvolver uma ontologia a ser utilizada em um Sistema de
Gestão do Conhecimento, de acordo com os documentos produzidos nas fases anteriores. Para tanto,
engenheiros do conhecimento se valem de técnicas de elicitação do conhecimento ao interagir com os
especialistas de domínio, modificando e estendendo a ontologia em desenvolvimento em direção de
uma versão estável.
4. Avaliação: o objetivo desta fase é a aferição da completude e precisão da ontologia mediante a
documentação gerada durante o desenvolvimento da ontologia e um frame de referência, o qual pode
corresponder às questões de competência enumeradas na fase “início da ontologia”.
5. Manutenção e Evolução: esta é uma fase de responsabilidade da organização. É importante ter ciência
dos atores responsáveis pela manutenção da ontologia e das regras para sua manutenção.
A característica principal da On-to-Knowledge para com o presente trabalho é sua preocupação com as fases
iniciais do estudo de viabilidade e início da ontologia. Neste sentido, corroborando o guia Ontology Development
101, é clara a necessidade de definir o domínio e o escopo da ontologia, sobretudo, na utilização de questões de
competência para tal delineamento.
2.3 Methontology
METHONTOLOGY é uma metodologia de desenvolvimento de ontologias idealizada por um grupo de
pesquisa em Engenharia de Ontologias da Universidade Politécnica de Madri, sendo fortemente influenciada por
metodologias de Engenharia de Software e de Engenharia do Conhecimento (GÓMEZ-PÉREZ et al, 2004).
Prevê um ciclo de vida baseado na prototipagem de ontologias, de acordo com a evolução do processo de
desenvolvimento (especificação, conceitualização, formalização, implementação e manutenção). Inspirando-se
em preceitos do ciclo de vida de software, as atividades privilegiadas na METHONTOLOGY são destinadas ao
gerenciamento, desenvolvimento e suporte do ciclo de vida de uma ontologia, conforme Figura 3.

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Figura 3: Processo de desenvolvimento e ciclo de vida da METHONTOLOGY
(adaptado de GÓMEZ-PÉREZ et al., 2004)
Considerando as demais metodologias de desenvolvimento de ontologias, a característica principal da
METHONTOLOGY é a utilização de um rico conjunto de artefatos de documentação, dos quais o processo
proposto se vale. A próxima seção apresenta a proposta do processo de desenvolvimento de ontologias.
3 O processo proposto de desenvolvimento de ontologias
Segundo Gómez-Pérez et al (2004) um processo de desenvolvimento de ontologias refere-se ao conjunto de
atividades que são executadas quando se constrói ontologias, sendo que cada atividade é constituída por tarefas
como a menor unidade passível de ser gerenciada (IEEE, 1995).
Para propor um processo de desenvolvimento de ontologias parte-se de duas premissas:
1. A não existência um modo correto ou metodologia de desenvolvimento de ontologias, o que para Noy
e McGuinness (2008) justifica a concepção de um processo de desenvolvimento.
2. Uma combinação das melhores práticas metodológicas é pertinente em um processo de
desenvolvimento de ontologias (FERNANDEZ-LÓPEZ e GÓMEZ-PÉREZ, 2002; SURE e STUDER,
2003; BRUSA et al, 2008).
Considerando as premissas, o processo proposto combina as melhores práticas das metodologias On-to-
Knowledge e METHONTOLOGY e do guia Ontology Development 101, onde:
• Ontology Development 101: contribui com uma visão clara de como se dá um processo iterativo para o
desenvolvimento de ontologias.
• On-to-Knowledge: contribui na especificação dos requisitos da ontologia, por meio do emprego de
questões de competência como modo simples e direto para confirmar o propósito e o escopo de uma
ontologia. Tal contribuição permite identificar antecipadamente, conceitos, propriedades, relações e
instâncias.
• METHONTOLOGY: contribui com alguns artefatos de documentação e na atividade de avaliação de
ontologias.
Diante disso, o processo proposto se baseia em cinco grandes atividades com suas respectivas tarefas, como
segue:
1. Especificação: nesta atividade tende-se a discernir a respeito dos custos do desenvolvimento da
ontologia, onde pretende-se:
a. identificar o escopo da ontologia: responder “quem são os usuários”, “quais são as intenções
de uso”, entre outras.
b. identificar o propósito da ontologia: identificar por que a ontologia deve ser construída, entre
outros.
c. identificar as fontes de conhecimento: procurar por livros, artigos, entre outras fontes, das
quais pode-se abstrair o entendimento dos conceitos presentes na ontologia.
d. considerar o reuso de ontologias: verificar a existência de ontologias correlacionadas, das
quais pode-se aproveitar conceitos já estabelecidos.
e. gerar as questões de competência: entrevistar especialistas de domínio na perspectiva que
estes elaborem questões que a ontologia deva responder e que relacionem os termos, jargões e
relacionamentos presentes no domínio.
2. Conceitualização: é a atividade que visa descrever um modelo conceitual da ontologia a ser construída,
de acordo com as especificações encontradas no estágio anterior. Tem como tarefas:

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a. listar os termos da ontologia: a partir das fontes de conhecimento e das questões de
competência, pode-se enumerar os termos comumente utilizados pelos especialistas de
domínio.
b. agregar os elementos reutilizáveis: das ontologias que tem aderência à ontologia em
desenvolvimento, pode-se capturar novos elementos ou a definição de elementos já
estabelecidos.
c. classificar os termos: com a lista de termos disponível, é possível classificar os elementos de
acordo com a compreensão que se tem do domínio. Neste sentido, termos são classificados
como classe, relação, propriedade de dados, instância e restrição.
d. definir os termos: para cada termo presente na ontologia é necessário explicitar o seu
significado para com o domínio em questão.
3. Formalização: é a atividade que visa transformar o modelo conceitual em um modelo formal, passível
de ser implementado computacionalmente. As tarefas desta atividade são:
a. definir a hierarquia de classes: uma vez a lista de termos classificada, atém-se somente às
classes. Nesta tarefa pretende-se organizar as classes na forma de uma árvore, tal qual na
orientação a objetos, privilegiando as características de herança.
b. mapear as relações às classes: para cada classe agregam-se os termos tidos como “relação” e
que associam explicitamente o relacionamento da classe em questão para com as demais
classes do domínio.
c. mapear as propriedades de dados às classes: para cada classe agregam-se os termos tidos
como “propriedade de dados” e que pertencem explicitamente como dimensão da classe em
questão.
d. mapear as restrições às classes: para cada classe verificar a existência de regras que possam
restringir o conteúdo de suas propriedades de dados ou relações.
e. mapear as instâncias às classes: para cada classe associar os termos tidos como “instâncias”,
que caracterizam-se como exemplos concretos da classe em questão.
f. refinar as relações das classe: para cada relação, definir as classes a serem apontadas pela
relação em questão. Nesta tarefa também é necessário atrelar as características da relação
(funcional, inversa funcional, transitiva e simétrica).
g. refinar as propriedades de dados das classes: para cada propriedade de dados, definir qual o
tipo de dados a ser armazenado (string, número ou booleano) e definir se esta é funcional.
4. Implementação: é uma atividade de menor interação com especialistas de domínio, sendo reservada às
tarefas de:
a. valorar as propriedades de dados: para cada instância da ontologia é preciso atribuir o valor
de suas propriedades internas.
b. valorar as relações: para cada instância da ontologia deve-se valorar as relações das instâncias
para com outras instâncias da ontologia; e
c. valorar as restrições das classes: para cada classe deve-se valorar as restrições presentes no
domínio quanto aos valores possíveis para as suas propriedades de dados e para as suas
relações admitidas com as classes da ontologia.
5. Avaliação: trata-se de uma atividade onde se retoma maior interação com especialistas de domínio e
também com os usuários da ontologia, com a finalidade de avaliar a ontologia. Realizam-se as tarefas:
a. avaliar a ontologia perante as fontes de conhecimento: é a avaliação técnica da ontologia de
acordo com o entendimento aceito sobre o domínio em fontes de conhecimento especializadas,
verificando a coerência do conhecimento representado na ontologia;
b. avaliar a ontologia perante um frame de referência: é a avaliação técnica da ontologia ao
confrontá-la com um frame de referência gerado a partir do propósito, do escopo e das
questões de competência da ontologia, verificando a precisão e a completude da ontologia; e
c. avaliar perante a visão do usuário: a avaliação da ontologia juntamente com os especialistas
de domínio e usuários envolvidos para certificar a usabilidade e utilidade da ontologia.
Figura 4: Representação do processo proposto e suas ferramentas.

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A Figura 4 ilustra o processo proposto, juntamente com as ferramentas a serem utilizadas a cada atividade.
Desta maneira, prospecta-se a utilização da ferramenta ontoKEM e do editor de ontologias Protégé.
A ferramenta ontoKEM é uma ferramenta para especificação, conceitualização, formalização e
documentação de ontologias. A principal vantagem e justificativa da utilização desta ferramenta é a geração
automática de artefatos customizados para documentar projetos de ontologias. Ademais, cabe ressaltar que os
documentos gerados pela ontoKEM são subsídios pertinentes para a atividade de avaliação de ontologias.
Já o editor de ontologias Protégé é uma plataforma livre de código-aberto que provê um conjunto de
ferramentas para construir modelos de domínio e aplicações baseadas em conhecimento com ontologias
(PROTÉGÉ, 2009). Quanto ao processo proposto, o Protégé implementa vários recursos úteis para as atividades
de implementação e avaliação de ontologias.
Como a ontoKEM é considerada parte dos resultados desta pesquisa, a próxima seção apresenta esta
ferramenta com maior propriedade.
4 A ferramenta ontoKEM
Ilustrada na Figura 5, a OntoKEM
1
é uma ferramenta case baseada na web de propósito acadêmico que
auxilia o desenvolvimento de ontologias. A característica principal da ferramenta para com a Engenharia de
Ontologias é sistematização das atividades de especificação, conceitualização e formalização dos elementos de
uma ontologia, gerando automaticamente artefatos de documentação.
Figura 5: Tela do ontoKEM – módulo cadastro de vocábulos.
Aqui, vale ressaltar algumas assertivas de Almeida (2006), Pinto e Martins (2004) e Rezgui (2007), as quais
caracterizam a ontoKEM como ferramenta pertinente em um processo de desenvolvimento de ontologias.
Segundo Almeida (2006), não há um consenso no processo de documentação de ontologias. Porém, para o
autor, a obtenção de documentos de cada fase do ciclo de vida da ontologia é pertinente. Isso corrobora a visão
de Pinto e Martins (2004), os quais afirmam que a documentação de uma ontologia é relevante, não somente
para melhorar a clareza desta, mas também para facilitar nas atividades de manutenção, uso e reuso. Como já
mencionado, a ontoKEM gera documentos customizados que são subsídios importantes à atividade de avaliação
de ontologias. Outra característica pertinente da documentação gerada pela ferramenta é o auxílio na
comunicação entre engenheiros do conhecimento e especialistas de domínio durante as atividades privilegiadas
pela ontoKEM.
1
O desenvolvimento da ontoKEM é realizado e coordenado por membros do LEC/EGC/UFSC. Participa da
equipe um pesquisador do Laboratório de Inteligência Computacional e Pesquisa Operacional (UNICENTRO).
A utilização da ferramenta tem como objeto a pesquisa aplicada/exploratória. Demais informações são acessadas
em http://ontokem.egc.ufsc.br.

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Rezgui (2007), por sua vez, aponta outras características pertinentes às ferramentas de apoio a construção de
ontologias, dentre as quais a construção de ontologias geralmente deve envolver os usuários finais e o emprego
de ambientes colaborativos e multiusuários, tal qual o propósito inicial da ontoKEM como discutido a seguir.
A concepção da ontoKEM se deu no início de 2007, pela necessidade de garantir eficiência no processo de
desenvolvimento de ontologias em um projeto de pesquisa e desenvolvimento denominado “Gestão da Rede de
Distribuição de Média Tensão Empregando Ontologias de Domínio e Sistemas de Conhecimento – Programa de
Pesquisa e Desenvolvimento CELESC Ciclo 2005-2006”.
Neste projeto, de forma colaborativa, a ontoKEM suportou a primeira fase dos trabalhos dos especialistas de
domínio do setor elétrico e dos engenheiros do conhecimento envolvidos na construção da ontologia, mais
precisamente, nas atividades de especificação, conceitualização e formalização do conhecimento
(RAUTENBERG et al., 2008). Os aspectos da ontoKEM que colaboraram positivamente nos trabalhos foram: i)
a documentação como apoio à comunicação entre os participantes do projeto; ii) e a possibilidade do trabalho
remoto, onde os especialistas de domínio e os engenheiros do conhecimento editavam o projeto da ontologia
colaborativamente antes e durante as reuniões de trabalho.
Com base nas experiências geradas e nos avanços da implementação da ferramenta, a ontoKEM passou a ser
empregada como suporte ao ensino de um processo de desenvolvimento de ontologias em uma disciplina de
Tópicos Especiais em Engenharia do Conhecimento do Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Gestão do
Conhecimento da Universidade Federal de Santa Catarina.
Nas experiências do emprego da ferramenta, cabe reafirmar que as características da ontoKEM residem no
processo incutido de desenvolvimento de projetos de ontologias e, principalmente em relação a outros
ambientes, na gama de artefatos de documentação gerados automaticamente a cada atividade privilegiada. A
Figura 6 ilustra os artefatos customizados gerados pela ontoKEM, os quais servem para documentar projetos de
ontologias, sendo estes:
Figura 6: Exemplos de artefatos de documentação gerados automaticamente pela ontoKEM
(adaptado de MOLOSSI, 2008)

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• Escopo da Ontologia: o intuito na disponibilização deste artefato é registrar respostas às questões
sobre a abrangência do domínio e utilidade da ontologia.
• Questões de Competência: a definição das questões de competência é um modo simples e direto para
confirmar o escopo de uma ontologia, permitindo identificar, antecipadamente, conceitos, propriedades,
relações e instâncias. Para amparar este processo, a ontoKEM disponibiliza o artefato de documentação
“Questões de Competência”, o qual enumera as questões de competência da ontologia, listando seus
respectivos termos e relações.
• Vocabulário Completo: ontologias se constituem a partir do consenso sobre a representação de um
domínio. Para corroborar o consenso, a ontoKEM provê o artefato de documentação “Vocabulário
Completo”. Neste documento todos os elementos do domínio são classificados como classes, relações,
propriedade de dados, instâncias e restrições; e tem sua definição apresentada. Tal documento pode
transitar entre engenheiros do conhecimento e especialistas de domínio, auxiliando no refinamento
consensual das definições. Salienta-se que este documento pode ser particularizado, para enumerar
somente classes, ou relações, ou propriedades de dados, ou restrições, ou instâncias, mediante opções
disponibilizadas na ferramenta.
• Hierarquia de Classes: uma vez definidas as classes, segundo as metodologias de desenvolvimento de
ontologias, é possível definir a hierarquia de classes. Para esta atividade, a ontoKEM gera dois
artefatos, o “Gráfico da Hierarquia de Classes” e de forma descritiva o documento “Hierarquia de
Classes”.
• Dicionário de Classes: outro artefato de documentação importante gerado pela ontoKEM é o
“Dicionário de Classes”. No processo proposto, este artefato é o resultado do mapeamento das relações,
propriedades de classe, restrições e instâncias para cada classe da ontologia.
Figura 7: Fragmento de código OWL de uma ontologia gerado pelo ontoKEM.
De antemão faz-se o registro de uma limitação da ontoKEM para com todo o processo de desenvolvimento
de ontologias, sendo a impossibilidade de seu emprego nas atividades de implementação e validação de
ontologias. Para contornar esta limitação e possibilitar a realização das atividades citadas, por ora, a ontoKEM
tem a opção “exportar versão da ontologia”, a qual gera o arquivo em formato owl do projeto de ontologias. Tal
arquivo, por exemplo, pode ser importado no editor de ontologias Protégé para prosseguimento das atividades
restantes no ciclo de vida da ontologia. A Figura 7 exemplifica parte de um arquivo em formato owl gerado pela
ferramenta, o qual se torna o meio de exportação.
5 Exemplos de aplicação do processo proposto
Como forma de aplicação integral do processo pode-se destacar o trabalho de Quináia et al (2008), os quais
desenvolveram uma ontologia de domínio para navegadores web. Todos os artefatos gerados neste trabalho são
encontrados no sítio http://ontokem.egc.ufsc.br/ontologiaNavegadoresWeb/index.html.

Sandro Rautenberg, José L. Todesco e Fernando A. O. Gauthier
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Cita-se também como exemplo de aplicação do processo, as contribuições na dissertação de mestrado de
Molossi (2008) intitulada “Inserção da Biblioteca Digital de Teses e Dissertações no Contexto da Web
Semântica: Construção e Uso de Ontologias”.
Por fim, como já mencionado na seção anterior, o processo proposto também foi empregado durante o
transcorrer de uma disciplina do Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Gestão do Conhecimento, sendo
utilizado por 35 discentes. Na ocasião, cada aluno desenvolveu uma pesquisa exploratória, aplicando o processo
proposto. Pontualmente, perante os trabalhos desenvolvidos, a opinião geral dos discentes foi que a ferramenta
ontoKEM é útil na ratificação de como uma ontologia representa conhecimento, ocorrendo também o
aprendizado de como um processo de desenvolvimento de ontologias é instrumentalizado.
5 Conclusão e trabalhos futuros
O presente artigo apresentou o estabelecimento de um processo de desenvolvimento de ontologias
respaldado em artefatos das metodologias On-to-Knowledge e METHONTOLOGY e do guia Ontology
Development 101. Neste sentido, o guia Ontology Development 101 contribui com seu processo iterativo de sete
passos (determinar o escopo da ontologia, considerar o reuso, listar termos, definir classes, definir propriedades,
definir restrições e criar instâncias). A metodologia On-to-Knowledge contribui ao processo proposto com a
implantação das questões de competência como modo simples e direto de determinação do escopo de uma
ontologia, auxiliando na identificação de conceitos, propriedades, relações e instâncias. Já a metodologia
METHONTOLOGY contribui com sua rica gama de artefatos de documentação. Cabe ressaltar que todas as
contribuições citadas também corroboraram a implementação da ferramenta ontoKEM.
Com a utilização do processo de desenvolvimento de ontologias no ensino de preceitos da Engenharia de
Ontologias e a adoção do processo em dois trabalhos acadêmicos, conclui-se que o processo proposto cumpre
satisfatoriamente o objetivo de desenvolver ontologias.
Perante isso, também se conclui que o processo proposto é um exemplo de prática pertinente das assertivas
de Fernandez-López e Gómez-Perez (2002), Sure e Studer (2003) e Brusa et al. (2008), os quais citam que uma
combinação das melhores práticas metodológicas é pertinente em um processo de desenvolvimento de
ontologias.
Em decorrência das experiências advindas do emprego do processo proposto são prospectados alguns
trabalhos futuros. Desta maneira, primeiramente, pretende-se aplicar e refinar o processo proposto em pesquisas
futuras.
E em um segundo momento, é também de interesse dos pesquisadores evoluir a ferramenta ontoKEM no
que tange a sua limitação de emprego nas atividades de implementação e avaliação de ontologias. Com a
disponibilização e massificação da utilização da ferramenta, os pesquisadores entendem que sugestões no sentido
de novas funcionalidades e da comunicabilidade e usabilidade podem ser consideradas na evolução da
ontoKEM. Assim, acredita-se que disponibilizar abertamente a ontoKEM para utilização por parte de outras
instituições de ensino e de pesquisa pode ser uma importante forma de colaboração.
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SOBRE OS AUTORES
Sandro Rautenberg
Possui graduação em Ciências da Computação pela Universidade Regional de Blumenau – FURB (1996), mestrado em
Engenharia de Produção pela Universidade Federal de Santa Catarina – UFSC (1998). Atualmente é professor assistente junto
ao Departamento de Ciência da Computação da Universidade Estadual do Centro-Oeste (UNICENTRO) e doutorando no
Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Gestão do Conhecimento da UFSC. Tem experiência em Inteligência Artificial e
Engenharia do Conhecimento.
José L. Todesco
Possui graduação em Matemática pela Universidade Federal de Santa Catarina - UFSC (1987), mestrado e doutorado em
Engenharia de Produção também pela UFSC (1991 e 1995, respectivamente). Atualmente ocupa o posto de professor adjunto
junto ao departamento de Informática e Estatística (INE) na graduação e no Programa de Pós-Graduação em Engenharia e
Gestão do Conhecimento da UFSC e como pesquisador do Instituto Stela. Tem experiência na área de Ciência da
Computação, com ênfase em Data Warehouse, Inteligência Artificial e Engenharia do Conhecimento.
Fernando A. O. Gauthier
Concluiu o doutorado em Engenharia de Produção na Universidade Federal de Santa Catarina em 1993. Atualmente é
Professor Associado, do departamento de Engenharia do Conhecimento da Universidade Federal de Santa Catarina atuando
no Bacharelado em Sistemas de Informação e no Programa de Pós-graduação em Engenharia e Gestão do Conhecimento.
Tem experiência nas áreas de empreendedorismo, inteligência artificial, computação evolutiva, ensino à distância via web e
engenharia do conhecimento.
Recebido em: 05.03.2009
Aceito em: 04.05.2009
Revisado em: 12.05.2008

Sandro Rautenberg, José L. Todesco e Fernando A. O. Gauthier
Rev. Tecnol., Fortaleza, v.30, n.1, p. 133-144, jun. 2009.
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