A representação do conhecimento como campo de pesquisa na Inteligência Artificial vem concentrando seus esforços em técnicas de apreensão de conhecimento do domínio e explicitação do mesmo através dos sistemas baseados em conhecimento. As ontologias surgem como uma possibilidade na área de IA, especificamente na Engenharia ontológica, de especificar modelos formais, através de declarações lógicas, para representação de domínios de conhecimento, buscando tratar questões de natureza semântica envolvendo “as coisas” pertencentes ao domínio da aplicação, e viabilizar o tratamento da linguagem padronizada para que o conhecimento do domínio possa ser expresso e compartilhado.
Além da IA, outros campos do conhecimento têm-se interessado nos estudos sobre ontologias, como é o caso da Ciência da Informação. Neste campo, buscam-se alternativas para amenizar os problemas na comunicação entre sistemas de informações e seus usuários. Pode-se ter, através de ontologias, um ponto de partida na modelagem conceitual de determinado domínio, buscando um entendimento compartilhado do mesmo. Desta forma, a comunidade de usuários envolvida no domínio passa a ter uma linguagem comum através da qual o seu conhecimento possa ser expresso, facilitando a comunicação entre esta comunidade e o sistema. Falbo (1998) afirma que o emprego de ontologias pode facilitar a comunicação entre diversos usuários com visões diferentes do processo através de um vocabulário compartilhado do domínio de interesse.
Esta pesquisa busca contribuir nos estudos sobre ontologias construindo um arcabouço teórico sobre as mesmas. A seção 2.3.3.1 busca o esclarecimento do significado do termo “ontologia” em seu campo de origem, a Filosofia, bem como em outros campos que fazem uso do termo; a seção 2.3.3.2 apresenta as principais características das ontologias e tipos definidos; a seção 2.3.3.3 destaca as principais aplicações que fazem uso; a seção 2.3.3.4 enfatiza as principais linguagens de representação de ontologias, destacando o advento das linguagens de marcação e padrões de metadados para o contexto da web semântica, uma das aplicações mais recentes que faz uso de ontologias; e, finalmente, a seção 2.3.3.5 aborda processos de construção de ontologias mais comumente encontrados na literatura, fornecendo um panorama interdisciplinar de envolvimento de áreas como a Engenharia de Software e a Engenharia do Conhecimento no ciclo de vida das ontologias.
É válido ressaltar a importância dessa seção para a pesquisa, visto que o trabalho se propõe a fazer um estudo analítico de metodologias para construção de ontologias a fim de propor uma nova possibilidade metodológica para construção de tal instrumento. Nesse sentido, almeja-se que os aspectos teóricos elucidados nessa seção possam ajudar o leitor no entendimento sobre a temática em questão.
2.3.3.1 Origem e Definições
Ontologia como um ramo da filosofia remete ao “[...] estudo do Ser; a área da metafísica que se relaciona ao Ser ou essência das coisas, ou o Ser no sentido abstrato” (OXFORD ENGLISH DICTIONARY). Já na computação, uma ontologia é um artefato de software que tem utilizações específicas em ambientes computacionais (SMITH, 2004). A apropriação do termo “ontologia” da filosofia pela comunidade de computação (em especial pela comunidade de inteligência artificial) deve-se ao fato de as ontologias servirem como meio de organização das coisas passíveis de representação simbólica (representação formal). E, a partir da representação formal, possibilitar raciocínio dedutivo através de regras de inferências. Tal organização formal remete ao termo “ontologia formal” que Cocchiarella (1991)53 apud Guarino (1995) define como “desenvolvimento sistemático, formal e axiomático da lógica de todas as formas e modos do Ser”54. Guarino (1995) complementa afirmando que o sentido formal é relacionado ao rigor imposto à descrição das formas do Ser, que em outras palavras significa dizer: expressividade semântica atribuída ao Ser.
No processo de descrição das formas do Ser, as distinções entre entidades (objetos físicos, eventos, regiões, etc) e entre meta categorias (conceitos, propriedades, qualidades, estados, papéis, partes, etc) tornam-se relevantes ao processo de modelagem do mundo (GUARINO, 1995) e vai ao encontro das categorias de Aristóteles (CORAZZON, 2008a) na ação de classificar as coisas para organizar o conhecimento do mundo.
Na Ciência da Computação os estudos sobre ontologias como artefato de software tiveram início na década 90, principalmente na Inteligência Artificial em pesquisas sobre representação do conhecimento (GRUBER, 1993; GRUBER, 1993a; GRUBER, 1994; GUARINO, 1995; GUARINO e GIARETA, 1995). O interesse sobre o assunto ontologias na Ciência da Informação (SOERGEL, 1997; SOERGEL, 1999; VICKERY, 1997) acontece
53 COCCHIARELLA, N. B. 1991. Formal Ontology. In H.Burkhardt and B. Smith (eds.), Handbook of
Metaphysics and Ontology. Philosophia Verlag, Munich: 640-647.
também nesse período. Vickery (1997) foi um dos primeiros do campo da Biblioteconomia a dar atenção ao termo ontologia na Ciência da Informação.
Pesquisadores dos campos de Ciência da Computação e Ciência da Informação abordam o conceito de ontologia explicitando seu papel de estruturar um domínio de conhecimento e compartilhar tal conhecimento numa comunidade de interesse. Jurisica, Mylopoulos e Yu (1999) afirmam que as ontologias podem ser usadas como conhecimento comum de um domínio, viabilizando a comunicação entre uma comunidade de interesse. Para os autores, na perspectiva da Ciência da Computação e da Ciência da Informação, uma ontologia pode ser útil na organização e representação do conhecimento, tendo a tecnologia como apoio na viabilização de uma infra-estrutura para gerência de conhecimento.
Numa perspectiva interdisciplinar entre a Inteligência Artificial e a Filosofia, Chandrasekaran, Johnson e Benjamins (1999) definem que uma ontologia refere-se a conteúdo teórico sobre diversos objetos, a propriedades desses objetos e ao relacionamento entre objetos que são possíveis num domínio específico de conhecimento.
Gruber (1993, p.199) define ontologia como uma “especificação explícita de uma conceitualização”. Tal definição é discutida por alguns autores no que diz respeito à noção do termo “conceitualização”. Guarino e Giareta (1995) afirmam que o problema está em considerar a noção extensional ao definir “conceitualização”. Segundo os autores, a noção extensional está relacionada a um estado particular das coisas e não representa a estrutura semântica de certa realidade ou modelo pretendido. Uma conceitualização seria assim, melhor definida a partir de uma noção intensional, na qual se considera a conceitualização como um conjunto de modelos semânticos os quais representam certa realidade. A Figura 17 apresenta uma possível abstração para uma conceitualização, a ontologia conceitual geral do mundo:
Figura 17 – Ontologia geral do mundo representada em UML
Fonte: adaptado de Russell e Norvig (2004, p.310)
A interpretação intensional é determinada pelo compromisso ontológico entre a linguagem do modelo pretendido (ou vocabulário pretendido) e a conceitualização. Nesse sentido, a conceitualização precisa se comprometer em usar um vocabulário comum ou compartilhado que seja coerente com a linguagem do modelo pretendido, tendo em vista que tal linguagem pode incluir axiomas que restringem a utilização do vocabulário. Desse modo, um conjunto de modelos constitui uma conceitualização, já os modelos são construídos através de uma linguagem de modelagem, especificada pela ontologia.
A conceitualização é assim, independente da linguagem do modelo, já a ontologia em si permanece dependente da linguagem, e de seus axiomas específicos.
Diante das explanações acima, é válido afirmar que uma ontologia possui uma conceitualização que a fundamenta e que a mesma ainda pode fundamentar diferentes modelos. As relações entre linguagem, conceitualização, compromisso ontológico e ontologia podem ser conferidas na Figura 18.
Figura 18 – Representação de uma ontologia e sua relação com a conceitualização
Fonte: adaptado de Guarino (1998, p.7)
Finalmente, para uma ontologia se aproximar de um modelo pretendido, conforme mostra a Figura 18, deve-se obter uma conceitualização com boa axiomatização, ou seja, obedecendo a regras formais que restringem a estrutura de parte da linguagem, conformando- a a realidade, mais um conjunto formal de conceitos e relações relevantes estabelecido de maneira consensual entre a comunidade envolvida. Dessa forma, Guarino (1998, p.5) aprimora a definição de Gruber descrevendo uma ontologia como sendo um artefato de engenharia, constituído por um vocabulário intensional utilizado para descrever certa realidade, em conjunto com pressupostos explícitos em forma de lógica de primeira ordem representando conceitos (também denominado predicado unário) e relações entre conceitos (também denominado predicado binário). Tal vocabulário intensional é descrito mediante uma aceitação, ou seja, um consenso no sentido das palavras que irão compô-lo.
Borst (1997, p.12) também apresenta uma definição muito aceita pela comunidade de ontologia: “uma especificação formal e explícita de uma conceitualização compartilhada”. Ou seja, um conhecimento consensual de um determinado domínio. Almeida e Bax (2003) explicam que “formal” significa legível para computadores; “especificação explícita” estaria