abstract: Different logic-based knowledge representation formalisms have different limitations either with respect to expressivity or with respect to computational efficiency. First-order logic, which is the basis of Description Logics (DLs), is not suitable for defeasible reasoning due to its monotonic nature. The nonmonotonic formalisms that extend first-order logic, such as circumscription and default logic, are expressive but lack efficient implementations. The nonmonotonic formalisms that are based on the declarative logic programming approach, such as Answer Set Programming (ASP), have efficient implementations but are not expressive enough for representing and reasoning with open domains. This dissertation uses the first-order stable model semantics, which extends both first-order logic and ASP, to relate circumscription to ASP, and to integrate DLs and ASP, thereby partially overcoming the limitations of the formalisms. By exploiting the relationship between circumscription and ASP, well-known action formalisms, such as the situation calculus, the event calculus, and Temporal Action Logics, are reformulated in ASP. The advantages of these reformulations are shown with respect to the generality of the reasoning tasks that can be handled and with respect to the computational efficiency. The integration of DLs and ASP presented in this dissertation provides a framework for integrating rules and ontologies for the semantic web. This framework enables us to perform nonmonotonic reasoning with DL knowledge bases. Observing the need to integrate action theories and ontologies, the above results are used to reformulate the problem of integrating action theories and ontologies as a problem of integrating rules and ontologies, thus enabling us to use the computational tools developed in the context of the latter for the former. / Dissertation/Thesis / Ph.D. Computer Science 2012

Esta dissertação apresenta a utilização de ontologias como um primeiro passo em direção à interoperabilidade, no nível semântico, entre agentes de diferentes domínios. O contexto de aplicação é um portal educacional chamado PortEdu. Este portal fornece a infra-estrutura e suporte para ambientes de aprendizagem baseados em agentes. O foco deste trabalho é em um agente específico, o agente social, no qual são acrescentadas todas as funcionalidades necessárias para que ele possa interagir com agentes fora de seu contexto. O agente social pertence a um ambiente de aprendizagem multi-agente projetado para apoiar o treinamento do raciocínio, diagnóstico e modelagem de domínios de conhecimento incerto e complexo, como a área médica. Esse ambiente de aprendizagem chama-se AMPLIA. O conhecimento do agente social é modelado através de redes bayesianas, as quais possibilitam ao agente representar seu conhecimento probabilístico e tomar decisões através dele. A representação através de redes bayesianas não foi desenvolvida para ser utilizada no processo de comunicação com outros agentes, o que dificulta a interoperabilidade do agente social com os demais agentes do portal educacional, no qual os ambientes de ensino aprendizagem encontram-se ancorados. A abordagem proposta para fornecer interoperabilidade amplia a arquitetura do agente social possibilitando-o representar seu conhecimento probabilístico através de OWL (Web Ontology Language) e também sua comunicação com agentes externos através de FIPA-ACL (Foundation for Intelligent Physical Agents – Agent Communication Language), linguagem para comunicação utilizada no PortEdu. A OWL não foi projetada para representar incerteza, sendo assim, também foi desenvolvida uma estrutura para possibilitar tal representação em OWL. / This dissertation presents the utilization of ontologies as a first step towards interoperability at the semantic level among agents of different domains. Our test bed is an Educational Portal (PortEdu). This portal provides the infra-structure and support for agent-based learning environments. We focus on a specific agent, the social agent, adding all the necessary functionality for him to interact with agents that aren’t fully aware of its context. The social agent belongs to a Multi-agent Learning Environment designed to support training of diagnostic reasoning and modeling of domains with complex and uncertain knowledge, such as the medical area. This learning environment is called AMPLIA. The knowledge of social agent is implemented with Bayesian networks, which allows the agent to represent its probabilistic knowledge and make its decisions. The representation through Bayesian networks was not designed to be used for communication with other agents, which makes it more difficult for the social agent to interoperate with the agents present in the portal. The approach proposed to supply interoperability extends the social agent’s architecture allowing the representation of his probabilistic knowledge through OWL (Web Ontology Language) and also allows this communication with external agents through FIPA-ACL (Foundation for Intelligent Physical Agents – Agent Communication Language), which is the communication language adopted in PortEdu. OWL was not designed to represent uncertain knowledge, thus, it was also developed a structure to allow such representation in OWL.

Ontologias de representação de conhecimento são modelos que agrupam e definem construtos de modelagem (tais como conceito, classe, frame). Uma ontologia temporal é uma especificação de uma conceitualização do domínio acrescida dos aspectos de tempo sobre os objetos do domínio. No caso de esta ontologia tratar somente de aspectos temporais ligados a eventos, ela é chamada ontologia de eventos. Este trabalho propõe uma extensão de uma ontologia de representação de conhecimento (RC) com construtos temporais, ou seja, estender um modelo de conceitualização de domínios com os construtos necessários para se representar eventos. A definição original de uma ontologia de RC foi estendida neste trabalho com os seguintes construtos: (i) o construto evento (que define um evento como um acontecimento que pode alterar objetos do domínio) e (ii) o construto relação-temporal (que define uma relação de tempo entre os eventos). O objetivo deste trabalho é, baseando-se nos novos construtos propostos na ontologia de RC, criar um modelo de conhecimento específico para um domínio, o qual suporta a representação das seguintes primitivas: características do domínio, eventos geradores das características do domínio, associações entre características do domínio, relações temporais entre eventos. Além disso, o modelo tem o objetivo de suportar métodos de raciocínio para inferir a seqüência em que as características do domínio foram geradas pelos eventos, ou seja, inferir a ordem dos eventos. O domínio de aplicação deste trabalho é a petrografia sedimentar. Esse domínio apresenta diversas tarefas de interpretação que exigem conhecimento especializado para sua solução. Dentre estas tarefas, o foco de estudo deste trabalho é a interpretação de seqüência diagenética, a qual procura identificar a ordem em que os processos diagenéticos atuaram sobre os constituintes das rochas sedimentares. Para compreender e coletar o conhecimento necessário para a modelagem dessa tarefa, as principais técnicas de aquisição de conhecimento para sistemas baseados em conhecimento foram aplicadas em sessões com um especialista em petrografia sedimentar, gerando os principais objetos do domínio que precisavam ser modelados para se atingir o objetivo da ordenação de eventos. Esses objetos foram representados como um modelo de conhecimento específico para o domínio da petrografia, aplicando os construtos de eventos e relação temporal. Esse modelo foi validado através da implementação de um módulo de inferência no sistema PetroGrapher. A validação foi efetuada comparando as respostas do algoritmo com as interpretações do especialista, e foi possível notar que apesar de a apresentação gráfica da seqüência de eventos ainda ser diferente da original do especialista, o algoritmo efetua a ordenação de eventos corretamente. / O domínio de aplicação deste trabalho é a petrografia sedimentar. Esse domínio apresenta diversas tarefas de interpretação que exigem conhecimento especializado para sua solução. Dentre estas tarefas, o foco de estudo deste trabalho é a interpretação de seqüência diagenética, a qual procura identificar a ordem em que os processos diagenéticos atuaram sobre os constituintes das rochas sedimentares. Para compreender e coletar o conhecimento necessário para a modelagem dessa tarefa, as principais técnicas de aquisição de conhecimento para sistemas baseados em conhecimento foram aplicadas em sessões com um especialista em petrografia sedimentar, gerando os principais objetos do domínio que precisavam ser modelados para se atingir o objetivo da ordenação de eventos. Esses objetos foram representados como um modelo de conhecimento específico para o domínio da petrografia, aplicando os construtos de eventos e relação temporal. Esse modelo foi validado através da implementação de um módulo de inferência no sistema PetroGrapher. A validação foi efetuada comparando as respostas do algoritmo com as interpretações do especialista, e foi possível notar que apesar de a apresentação gráfica da seqüência de eventos ainda ser diferente da original do especialista, o algoritmo efetua a ordenação de eventos corretamente. The application domain of this work is the sedimentary petrography. This domain presents several interpretation tasks that demand specialized knowledge for their solution. Among these tasks, the focus of this work is the diagenetic sequence interpretation, which aims to identify the order in that diagenetic processes occurred over the constituents of sedimentary rocks. In order to understand and collect the necessary knowledge for modeling this task, the main techniques of knowledge acquisition for knowledge-based systems were applied to an expert in sedimentary petrography. These sessions of knowledge acquisition revealed the domain objects that needed to be modeled to reach the objective of the ordering of events. Those objects were represented in a knowledge model for the petrography domain, which applied the proposed constructs (events and time relation). That model was validated by the implementation of an inference module in the PetroGrapher system. The validation proceeded by comparing the outputs of the algorithm with the expert's interpretations, and it was possible to notice that despite the graphic presentation of the sequence of events being different from what the expert produces as a sequence of events, the algorithm is able to order the events correctly.

Este trabalho descreve EXTIO (Extraction of Temporal Information Using Ontologies), uma abordagem que permite a normalização de expressões temporais e a organização em ontologia de fatos temporais extraídos de texto em linguagem natural. Isto permite que motores de busca possam aproveitar melhor a informação temporal de páginas daWeb, realizando inferências sobre fatos temporais. EXTIO propõe: a normalização de expressões temporais relativas através de uma gramática formal para a língua inglesa; e a organização de fatos temporais extraídos do texto normalizado em uma ontologia. Expressões temporais relativas são construções textuais de tempo que se referem a uma data absoluta cujo valor é relativo a outra data. Por exemplo, a expressão “three months ago” (três meses atrás) é uma expressão temporal relativa, pois seu surgimento no texto se refere a uma data três meses antes da data de publicação do documento. Experimentos demonstram que a gramática formal proposta para a normalização de expressões temporais relativas supera o baseline na eficácia da normalização e no tempo de processamento de documentos em linguagem natural. A principal contribuição deste trabalho é a gramática formal para normalização de expressões temporais relativas de texto na língua inglesa. Também é contribuição deste trabalho o processamento semântico da informação temporal disponível em formato texto em documentos, para que possa ser melhor aproveitada por motores de busca. / This work describes EXTIO, an approach for the normalization of temporal expressions and the semantic organization of temporal facts extracted from natural language text. This approach allows search engines to benefit from temporal information in Web pages, performing inferences on temporal facts. EXTIO proposes: the normalization of relative temporal expressions through a formal grammar for the English language; and the organization of temporal facts extracted from normalized text in an ontology. Relative temporal expressions are textual time structures that refer to an absolute date whose value is relative to another date. For instance, “three months ago” is a relative temporal expression because its appearance in the text refers to a date three months before the document publication date. Experiments show that the proposed formal grammar for the normalization of relative temporal expressions has a better performance than the baseline in effectiveness and processing time. The main contribution of this work is the formal grammar for the normalization of temporal expressions in natural language text in English. Another contribution of this work is the semantic processing of temporal information available in documents, so that search engines may benefit from this information.

A integração e a troca de informação na Web é uma necessidade reconhecida no mundo atual nos mais diversos domínios de aplicação. A Web constitui hoje o principal meio de acesso a informações, disponibilizando várias formas de acesso a esse conteúdo. No entanto, disponibilizar essa informação de forma integrada para o usuário ainda é um desafio. O Serviço Web Semântico é uma tecnologia de Inteligência Artificial promissora a qual pode contribuir significativamente com o processo de integração tanto de dados como de processos disponíveis em portais Web. O objetivo do presente trabalho é realizar a integração das diferentes funcionalidades oferecidas por portais disponibilizados na Web, fazendo uso de ontologias de domínio através de Serviços Web Semânticos. Para alcançar o objetivo proposto, um sistema de busca e integração, denominado W-KIS, foi projetado e desenvolvido, fornecendo uma visão unificada e transparente ao usuário de toda informação disponível em um determinado número de portais Web, contextualizados a um domínio de aplicação específico. Dois domínios de aplicação foram explorados neste trabalho através de dois estudos de caso: a Biomedicina e a Geologia, cada um fornecendo sua própria ontologia de domínio. Serviços Web Semânticos foram desenvolvidos para encapsular portais Web em ambos os domínios, permitindo ao sistema realizar a integração em cada domínio, separadamente. A aplicação proposta foi validada através da avaliação de sua atuação em ambos os domínios, além de testes com usuários finais e comparações com outras abordagens para integração na Web e motores de busca tradicionais. Através da utilização de Serviços Web Semânticos, W-KIS é capaz de localizar e executar os serviços de forma automática, além de lidar com a heterogeneidade semântica entre as fontes de informação por meio das ontologias de domínio. Desta forma, o sistema fornece apenas informação contextualizada ao interesse do usuário. / Integration and exchange of information across the Internet is a universally recognized need, in a wide variety of domains. Nowadays, the Web is the main source of information, providing many ways to access this content. However, making this information available to the user in an integrated way is still a challenge. New promising application fields such as Semantic Web Services can improve the integration process of data and processes available in Web portals. The goal of the present research is to accomplish the integration of the different functionalities offered by portals available in the Web, making use of domain ontologies through Semantic Web Services. In order to achieve the proposed goal, a search and integration system, named W-KIS, was designed and developed. The system provides the user with a unified and transparent view of the whole information available in a number of Web portals, related to a specific application domain. Two application domains were explored in this work through two case studies: the Biomedicine and the Geology, each one providing its own domain ontology. Semantic Web Services were designed to encapsulate Web portals in both domains, allowing the system to accomplish the integration in each domain, separately. The application proposed in this project was validated through the evaluation of its behavior in both domains, besides other tests with final users and comparisons with other approaches for integration in the Web, and traditional search engines. Making use of Semantic Web Services, W-KIS is able to find and execute the services in an automatic way, besides dealing with the semantic heterogeneity in the information sources by means of domain ontologies. This way, the system provides the user with information contextualized to its interest.

A cada dia cresce a importância da integração de informações geográficas, em virtude da facilidade de intercambiar dados através da Internet e do alto custo de produção deste tipo de informação. Com o advento da web semântica, o uso de ontologias para descrever informações geográficas está se tornando popular. Para permitir a integração, um dos estágios no qual muitas pesquisas estão focando é o chamado matching das ontologias geográficas. Matching consiste na medida de similaridade entre os elementos de duas ou mais ontologias geográficas. Estes elementos são chamados de conceitos e instâncias. O principal problema enfrentado no matching de ontologias é que estas podem ser descritas por diferentes pessoas (ou grupos), utilizando vocabulários diferentes e perspectivas variadas. No caso de ontologias geográficas os problemas são ainda maiores, em razão das particularidades da informação geográfica (geometria, localização espacial e relacionamentos espaciais), em função da falta de um modelo para descrição de ontologias geográficas amplamente adotado e, também, porque as ontologias são, muitas vezes, descritas em diferentes níveis de granularidade semântica. Estas particularidades das ontologias geográficas torna os matchers convencionais inadequados para o matching de ontologias geográficas. Por outro lado, os matchers existentes para o domínio geográfico são bastante limitados e somente funcionam para ontologias descritas em um modelo específico. Com o objetivo de superar essas limitações, neste trabalho são apresentados algoritmos e expressões (métricas) para medir a similaridade entre duas ontologias geográficas efetivamente, tanto em nível de instâncias quanto em nível de conceitos. Os algoritmos propostos combinam métricas para medir a similaridade considerando os aspectos não geográficos dos conceitos e instâncias com expressões criadas especificamente para tratar as características geográficas. Além disto, este trabalho também propõe um modelo para ontologia geográfica genérico, que pode servir como base para a criação de ontologias geográficas de forma padronizada. Este modelo é compatível com as recomendações do OGC e é a base para os algoritmos. Para validar estes algoritmos foi criada uma arquitetura de software chamada IG-MATCH a qual apresenta também a possibilidade de enriquecer a semântica das ontologias geográficas com relacionamentos topológicos e do tipo generalização/especialização através da análise de suas instâncias. / Integration of geographic information is becoming more important every day, due to the facility to exchange data through the Internet and the high cost to produce them. With the semantic web, the description of geographic information using ontologies is getting popular. To allow the integration, one of the steps in which many researches are focusing is the matching of geographic ontologies. A matching consists on measuring the similarity of the elements, namely either concepts or instances, of two (or more) given ontologies. The main problem with ontology matching is that the ontologies may be described by different communities, using different vocabularies and different perspectives. For geographic ontologies the difficulties may be even worse, for the particularities of the geographic information (geometry, location and spatial relationships) as well as due to the lack of a widely accepted geographic ontology model, and because the ontologies are usually described at different semantic granularities. The specificities of geographic ontologies make conventional matchers not suitable for matching geographic ontologies. On the other hand, the existing geographic ontology matchers are considerably limited in their functionality and deal with ontologies described in a particular perspective. To overcome the current limitations, in this work we present a number of similarity measurement expressions and algorithms to efficiently match two geographic ontologies, at both the concept and instance-level. These algorithms combine expressions used to assess the similarity of the so-called conventional features with expressions tailor made for covering the geographic particularities. Furthermore, this research also proposes a geographic ontology meta-model to serve as a basis for the development of geographic ontologies in order to standardize their description. This model is compliant with the OGC recommendations and is the basis upon which the algorithms are defined. For the evaluation of the algorithms, a software architecture called IG-MATCH was created with an additional feature of making possible to enrich the geographic ontologies with topological relationships and parent-child relationships by the analysis of the instances.

OWL 2 EL is a popular ontology language that is based on the EL family of description logics and supports regular role inclusions,axioms that can capture compositional properties of roles such as role transitivity and reflexivity. In this thesis, we present several novel complexity results and algorithms for answering expressive queries over OWL 2 EL knowledge bases (KBs) with regular role inclusions. We first focus on the complexity of conjunctive query (CQ) answering in OWL 2 EL and show that the problem is PSpace-complete in combined complexity, the complexity measured in the total size of the input. All the previously known approaches encode the regular role inclusions using finite automata that can be worst-case exponential in size, and thus are not optimal. In our PSpace procedure, we address this problem by using a novel, succinct encoding of regular role inclusions based on pushdown automata with a bounded stack. Moreover, we strengthen the known PSpace lower complexity bound and show that the problem is PSpace-hard even if we consider only the regular role inclusions as part of the input and the query is acyclic; thus, our algorithm is optimal in knowledge base complexity, the complexity measured in the size of the KB, as well as for acyclic queries. We then study graph queries for OWL 2 EL and show that answering positive, converse- free conjunctive graph queries is PSpace-complete. Thus, from a theoretical perspective, we can add navigational features to CQs over OWL 2 EL without an increase in complexity. Finally, we present a practicable algorithm for answering CQs over OWL 2 EL KBs with only transitive and reflexive composite roles. None of the previously known approaches target transitive and reflexive roles specifically, and so they all run in PSpace and do not provide a tight upper complexity bound. In contrast, our algorithm is optimal: it runs in NP in combined complexity and in PTime in KB complexity. We also show that answering CQs is NP-hard in combined complexity if the query is acyclic and the KB contains one transitive role, one reflexive role, or nominals—concepts containing precisely one individual.

The Semantic Web, as the foreseen successor of the current Web, is envisioned to be a semantically enriched information space usable by machines or agents that perform sophisticated tasks on behalf of their users. The realisation of the Semantic Web prescribe the development of a comprehensive and functional layered architecture for the increasingly semantically expressive languages that it comprises of. A functional architecture is a model specified at an appropriate level of abstraction identifying system components based on required system functionality, whilst a comprehensive architecture is an architecture founded on established design principles within Software Engineering. Within this study, an argument is formulated for the development of a comprehensive and functional layered architecture through the development of a Semantic Web status model, the extraction of the function of established Semantic Web technologies, as well as the development of an evaluation mechanism for layered architectures compiled from design principles as well as fundamental features of layered architectures. In addition, an initial version of such a comprehensive and functional layered architecture for the Semantic Web is constructed based on the building blocks described above, and this architecture is applied to several scenarios to establish the usefulness thereof. In conclusion, based on the evidence collected as result of the research in this study, it is possible to justify the development of an architectural model, or more specifically, a comprehensive and functional layered architecture for the languages of the Semantic Web. / Computing / PHD (Computer Science)

A expansão das tecnologias de comunicação e informação apoiadas pela internet trazem benefícios crescentes à sociedade. As redes sociais geolocalizadas, televisores que fazem uso da internet e avançados telefones celulares ganham popularidade em conjunto ao aumento da disponibilidade de acesso à internet. A utilização de tais meios para o compartilhamento de informações possibilita a construção de ambientes ricos em informação e conhecimento. Incorporar tais benefícios a ambientes educacionais, propondo métodos que façam uso da riqueza de informações inerentes a tais domínios, provendo a sugestão de conteúdos educacionais é o foco do presente trabalho. Para isto, é apresentado o arcabouço teórico das áreas de Sistemas de Recomendação, Ontologias, Metadados Educacionais e Web Semântica. Revisar os conceitos e o estado da arte de tais áreas conduz a uma análise crítica das mesmas, bem como, ao conjunto de práticas para a descrição de ontologias, que atuem como núcleo de conhecimento, para aplicações educacionais voltadas a recomendação de objetos de aprendizagem. Em conjunto, é também apresentada uma alternativa para que os desenvolvedores de sistemas educacionais possam repensar a maneira como estes estão sendo desenvolvidos, abrindo possibilidades para a agregação de serviços baseados na web semântica que facilitem integrações, filtros e compartilhamentos de informações. Os resultados obtidos através do método de representação de conhecimento que foi proposto neste trabalho, prevê a descrição de objetos de aprendizagem, perfis de usuários, como indivíduos de ontologias, bem como, perfis de aplicação que possibilitam raciocínio lógico visando auxiliar a sistemas de recomendação, e também uma proposta para a migração dos atuais repositórios de conteúdos educacionais para repositórios compatíveis com triplas, também compõe o presente trabalho. / It is a fact that the expansion of the communication and information technologies supported by the Internet brought growing benefits to the society. Geo-localized social networks, televisions that make use of the Internet and smartphones became popular with the wide spread of the Internet access. Information sharing among those devices took information and knowledge sharing at a new level. Incorporate such benefits to educational environments, especially when dealing with content suggestion it is the main focus of this work. To cope with this, we present a theoretical study over the areas of recommender systems, ontologies, educational metadata and semantic web. The study of such concepts and their following state of the art lead to a critical analyses, as also, to a set of practices to describe ontologies that can act as the knowledge core of learning object recommendation. Parallel to that, it is also presented an alternative for educational systems designers to reconsider the way that they are being developed, allowing the connection of a network of services, based on semantic web techniques, to provide knowledge filtering and sharing. The results present a set of practices that allow the description of learning objects and user profiles as ontology individuals, practices to build application profiles that allow reasoning over them, as also an alternative to migrate the current learning object repositories to a triple store.

A população idosa mundial está crescendo e, com ela, o número de diagnósticos de doenças relacionadas à velhice como, por exemplo, declínios cognitivos também. Essas doenças costumam afetar a autonomia do idoso no seu lar, especialmente no que se refere à realização de atividades diárias. Com isso em vista, é preciso empregar cuidadores e serviços de saúde que acabam por implicar em altos custos. Nesse sentido, surge a necessidade de conceber sistemas robustos, automatizados, utilizáveis e de baixo custo para a assistência pessoal. A concepção desses sistemas faz menção à área de Ambientes de Vivência Assistida. Portanto, esta dissertação propõe uma abordagem que beneficia os sistemas para Ambientes de Vivência Assistida com a capacidade de prever ações humanas para a facilitação de atividades diárias, particularmente quando declínios cognitivos relacionados à elas ocorrerem. Nesse sentido, foi concebido um meta-modelo semântico para a geração de modelos conceituais de contexto e de comportamento, compostos pelas ações humanas. A partir disso, a previsão de ações (informação de suporte) é realizada por um mecanismo de predição e inferência composto por um modelo semântico probabilístico. A abordagem é demonstrada através de um estudo de caso cujo cenário representa uma situação de declínio cognitivo, enfrentada por um usuário, que impede a condução de uma atividade diária. Então, o mecanismo de predição e inferência, utilizando o modelo semântico probabilístico, prevê qual a ação mais adequada que facilite a conclusão da atividade. Essa previsão é avaliada para aferir o quão bem um usuário seria auxiliado, isto é, se a operação prevista foi por ele realizada. Para isso, foi utilizado um dataset relacionado ao cenário do estudo de caso e medidas de desempenho como a precisão, a revocação e a medida-F. Os resultados dessa avaliação se mostraram promissores sendo, em média, 69,5% para a precisão, 100% para a revocação e 81% para a medida-F. As principais contribuições deste trabalho dizem respeito ao meta-modelo semântico a partir do qual pesquisas na área deste trabalho podem utilizar para gerar modelos de comportamento, e ao modelo semântico probabilístico que realiza predição através de raciocínio incerto sobre os modelos de comportamento, propiciando decisões mais precisas para auxiliar usuários com declínio cognitivo. / The world’s elderly population is growing and, with it, the number of diagnoses of diseases related to old age, such as cognitive declines as well. These diseases usually affect the autonomy of the elderly in their home, especially when it comes to performing daily activities. With this in mind, it is necessary to employ caregivers and health services that end up implying high costs. In this sense, the need arises to design robust, automated, usable and low-cost systems for personal assistance. The design of these systems makes reference to the area of Ambient Assisted Living. Therefore, this dissertation proposes an approach that benefits the Ambient Assisted Living systems with the ability to predict human actions for the facilitation of daily activities, particularly when cognitive declines related to them occur. In this sense, a semantic meta-model was conceived for the generation of conceptual models of context and behavior, composed by human actions. From this, the prediction of actions (information of support) is realized by a mechanism of prediction and inference composed by a probabilistic semantic model. The approach is demonstrated through a case study whose scenario represents a situation of cognitive decline, faced by a user, that prevents the conduct of a daily activity. Then, the prediction and inference mechanism, using the probabilistic semantic model, predicts the most appropriate action that facilitates the conclusion of the activity. This forecast is evaluated to gauge how well a user would be assisted, that is, if the intended operation was performed by him. For this, a dataset related to the case study scenario and performance measures such as precision, recall, and F-measure were used. The results of this evaluation are promising, averaging 69.5% for precision, 100% for recall and 81% for F-measure. The main contributions of this work are related to the semantic meta-model from which research in the area of this work can be used to generate behavioral models, and to the probabilistic semantic model that performs prediction through uncertain reasoning over behavior models, providing better decisions to help users with cognitive decline.