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.

Em comunidades de prática, a aprendizagem ocorre por meio da interação e colaboração constante de seus participantes, o caráter social destes ambientes é fundamental para a construção do conhecimento. Por este motivo, esta dissertação busca compreender a forma como os usuários interagem em comunidades de prática e propõe a estruturação destas informações em torno de um perfil dinâmico de usuário. A aplicação de perfis de usuário neste contexto permite entender o indivíduo, seus interesses e necessidades. A partir da representação dos participantes de comunidades de prática é possível desenvolver sistemas de aprendizagem inteligente, sistemas de recomendação, elementos de gamificação e sistemas de acesso e recuperação de informação personalizados. Estes mecanismos procuram estimular o engajamento dos participantes e promover a aprendizagem colaborativa. A representação das informações neste trabalho será apoiada pelo uso de tecnologias da web semântica e de ontologias para a formalização das relações em comunidades de prática. O desenvolvimento de softwares educacionais baseados na web semântica amplia a capacidade de implementação de novos mecanismos de aprendizagem, contribuindo para a análise das interações e a inferências sobre as informações dos usuários. O uso de ontologias permite a formalização das informações e torna possível a elaboração de uma rede de conhecimento que pode ser processada e consumida por agentes de software, contribuindo para a interoperabilidade do sistema. / In communities of practice, learning is built through constant interaction and collaboration of their participants, the social aspect of these environments is crucial for the knowledge construction. For this reason, this work intends to understand how users interact in communities of practice and proposes a dynamic user profile to structure this information. An user profile applied in this context allows us to understand the person, his interests and needs. The representation of participants in communities of practice allow us to develop intelligent learning systems, recommender systems, gamification elements and systems for personalized access and personalized information retrieval. Those mechanisms intend to stimulate participant engagement to promote collaborative learning. In this work, semantic web technologies and ontologies are used to represent this informations. The development of educational software based on the semantic web expands the capacity to implement new learning mechanisms, contributing to the analysis of the interactions and the inferences about user informations. The use of ontologies allows the formalization of information and enables the elaboration of a knowledge network that can be processed and consumed by software agents, contributing to the system interoperability.

Modelos de processo são compostos de elementos gráficos e texto. Entretanto, as palavras utilizadas para nomear os elementos durante a modelagem de processos possuem potencial ambiguidade, o que pode resultar em problemas de qualidade do modelo de processo. Ontologias são bastante citadas na literatura como possível solução para tais problemas. Um dos principais aspectos discutidos nesta tese refere-se às palavras utilizadas para representar conceitos em rótulos de elementos de processo e porque ontologias podem contribuir para melhorar essa representação. Além disso, é apresentada uma análise sobre como especificações de requisitos podem influenciar, em alguns aspectos, os rótulos utilizados durante a modelagem de processos. A discussão acerca de ontologias neste contexto é conceitual. Ademais, um experimento foi realizado para analisar empiricamente o problema do vocabulário no contexto de modelos de processo. No experimento, a seleção de termos representados com diferentes níveis de explicitação, nas especificações de requisitos, é avaliada. Os resultados sugerem que o problema do vocabulário ocorre significativamente em modelos de processo. Além disso, diferentes níveis de explicitação afetam os rótulos criados, porém não são o suficiente para resolver o problema do vocabulário. Em relação à ontologias, há uma carência de pesquisas demonstrando se esses artefatos aprimoram de fato a modelagem de processos ou os modelos de processo resultantes. Uma análise sobre estes aspectos é apresentada, a fim de verificar se as ontologias não acabam por trazer desvantagens, ex. aumentar a carga cognitiva ou causar interferência retroativa. Para tal, um protótipo de ferramenta de modelagem de processos com suporte de ontologias foi construído, o qual registra as ações dos usuários durante o projeto. O suporte utiliza uma abordagem proposta nesta tese. Um segundo experimento foi realizado utilizando tal protótipo. Os resultados sugerem que a abordagem proposta provê suporte de ontologias sem degradar a qualidade da modelagem de processos para os quesitos carga cognitiva, tempo consumido e interferência retroativa. Neste sentido, conclui-se que é possível utilizar ontologias para melhorar a modelagem de processos sem deteriorar a qualidade da modelagem, pelo menos para os aspectos verificados no experimento. / Process models are composed of graphical elements and words. However, words used to name elements during process design have potentially ambiguous meanings, which might result in quality problems. An artifact widely referred to address these problems is ontologies. One of the main aspects discussed in the current thesis are related to words used to represent concepts in labels and why ontologies can improve this representation. Also, we analyze how the requirements specifications can influence the terms used during modeling. In this point, the discussion regarding ontologies is conceptual. We performed an experiment to analyze empirically the vocabulary problem in the context of process models. In the experiment the selection of terms represented with different levels of explicitness in requirements specifications is evaluated. Our findings suggest that the vocabulary problem occurs in process models. Also, different levels of explicitness affect the labels but are not sufficient to solve the vocabulary problem. It is well known the use of ontologies, dictionaries, thesaurus and so on as a means to improve activity labels of process models, among other aspects. However, there is a lack of researches showing whether these artifacts indeed improve modeling or the resultant process models. In this paper we analyze ontology support regarding process modeling. Another main aspect of this thesis is to verify whether ontologies, while supporting modeling, do not generate drawbacks such as increasing modeler’s cognitive load or creating retroactive interference. To this end, a prototype created in this thesis, which provides ontology support for modeling and registers user actions was adapted. The ontology support follows a modeling approach proposed by us. The experiment findings suggest that the approach was able to provide ontology support without increase cognitive load and time consumption for the task. In this light, it is possible to improve process modeling with support of other artifacts without compromising the modeling task, at least for the aspects covered in the experiment.

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.

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.

Les notions de proximité, de distance et de similarité sémantiques sont depuis longtemps jugées essentielles dans l'élaboration de nombreux processus cognitifs et revêtent donc un intérêt majeur pour les communautés intéressées au développement d'intelligences artificielles. Cette thèse s'intéresse aux différentes mesures sémantiques permettant de comparer des unités lexicales, des concepts ou des instances par l'analyse de corpus de textes ou de représentations de connaissance (e.g. ontologies). Encouragées par l'essor des technologies liées à l'Ingénierie des Connaissances et au Web sémantique, ces mesures suscitent de plus en plus d'intérêt à la fois dans le monde académique et industriel. Ce manuscrit débute par un vaste état de l'art qui met en regard des travaux publiés dans différentes communautés et souligne l'aspect interdisciplinaire et la diversité des recherches actuelles dans ce domaine. Cela nous a permis, sous l'apparente hétérogénéité des mesures existantes, de distinguer certaines propriétés communes et de présenter une classification générale des approches proposées. Par la suite, ces travaux se concentrent sur les mesures qui s'appuient sur une structuration de la connaissance sous forme de graphes sémantiques, e.g. graphes RDF(S). Nous montrons que ces mesures reposent sur un ensemble réduit de primitives abstraites, et que la plupart d'entre elles, bien que définies indépendamment dans la littérature, ne sont que des expressions particulières de mesures paramétriques génériques. Ce résultat nous a conduits à définir un cadre théorique unificateur pour les mesures sémantiques. Il permet notamment : (i) d'exprimer de nouvelles mesures, (ii) d'étudier les propriétés théoriques des mesures et (iii) d'orienter l'utilisateur dans le choix d'une mesure adaptée à sa problématique. Les premiers cas concrets d'utilisation de ce cadre démontrent son intérêt en soulignant notamment qu'il permet l'analyse théorique et empirique des mesures avec un degré de détail particulièrement fin, jamais atteint jusque-là. Plus généralement, ce cadre théorique permet de poser un regard neuf sur ce domaine et ouvre de nombreuses perspectives prometteuses pour l'analyse des mesures sémantiques. Le domaine des mesures sémantiques souffre d'un réel manque d'outils logiciels génériques et performants ce qui complique à la fois l'étude et l'utilisation de ces mesures. En réponse à ce manque, nous avons développé la Semantic Measures Library (SML), une librairie logicielle dédiée au calcul et à l'analyse des mesures sémantiques. Elle permet d'utiliser des centaines de mesures issues à la fois de la littérature et des fonctions paramétriques étudiées dans le cadre unificateur introduit. Celles-ci peuvent être analysées et comparées à l'aide des différentes fonctionnalités proposées par la librairie. La SML s'accompagne d'une large documentation, d'outils logiciels permettant son utilisation par des non informaticiens, d'une liste de diffusion, et de façon plus large, se propose de fédérer les différentes communautés du domaine afin de créer une synergie interdisciplinaire autour la notion de mesures sémantiques : http://www.semantic-measures-library.org Cette étude a également conduit à différentes contributions algorithmiques et théoriques, dont (i) la définition d'une méthode innovante pour la comparaison d'instances définies dans un graphe sémantique – nous montrons son intérêt pour la mise en place de système de recommandation à base de contenu, (ii) une nouvelle approche pour comparer des concepts représentés dans des taxonomies chevauchantes, (iii) des optimisations algorithmiques pour le calcul de certaines mesures sémantiques, et (iv) une technique d'apprentissage semi-supervisée permettant de cibler les mesures sémantiques adaptées à un contexte applicatif particulier en prenant en compte l'incertitude associée au jeu de test utilisé. Travaux validés par plusieurs publications et communications nationales et internationales. / The notions of semantic proximity, distance, and similarity have long been considered essential for the elaboration of numerous cognitive processes, and are therefore of major importance for the communities involved in the development of artificial intelligence. This thesis studies the diversity of semantic measures which can be used to compare lexical entities, concepts and instances by analysing corpora of texts and knowledge representations (e.g., ontologies). Strengthened by the development of Knowledge Engineering and Semantic Web technologies, these measures are arousing increasing interest in both academic and industrial fields.This manuscript begins with an extensive state-of-the-art which presents numerous contributions proposed by several communities, and underlines the diversity and interdisciplinary nature of this domain. Thanks to this work, despite the apparent heterogeneity of semantic measures, we were able to distinguish common properties and therefore propose a general classification of existing approaches. Our work goes on to look more specifically at measures which take advantage of knowledge representations expressed by means of semantic graphs, e.g. RDF(S) graphs. We show that these measures rely on a reduced set of abstract primitives and that, even if they have generally been defined independently in the literature, most of them are only specific expressions of generic parametrised measures. This result leads us to the definition of a unifying theoretical framework for semantic measures, which can be used to: (i) design new measures, (ii) study theoretical properties of measures, (iii) guide end-users in the selection of measures adapted to their usage context. The relevance of this framework is demonstrated in its first practical applications which show, for instance, how it can be used to perform theoretical and empirical analyses of measures with a previously unattained level of detail. Interestingly, this framework provides a new insight into semantic measures and opens interesting perspectives for their analysis.Having uncovered a flagrant lack of generic and efficient software solutions dedicated to (knowledge-based) semantic measures, a lack which clearly hampers both the use and analysis of semantic measures, we consequently developed the Semantic Measures Library (SML): a generic software library dedicated to the computation and analysis of semantic measures. The SML can be used to take advantage of hundreds of measures defined in the literature or those derived from the parametrised functions introduced by the proposed unifying framework. These measures can be analysed and compared using the functionalities provided by the library. The SML is accompanied by extensive documentation, community support and software solutions which enable non-developers to take full advantage of the library. In broader terms, this project proposes to federate the several communities involved in this domain in order to create an interdisciplinary synergy around the notion of semantic measures: http://www.semantic-measures-library.org This thesis also presents several algorithmic and theoretical contributions related to semantic measures: (i) an innovative method for the comparison of instances defined in a semantic graph – we underline in particular its benefits in the definition of content-based recommendation systems, (ii) a new approach to compare concepts defined in overlapping taxonomies, (iii) algorithmic optimisation for the computation of a specific type of semantic measure, and (iv) a semi-supervised learning-technique which can be used to identify semantic measures adapted to a specific usage context, while simultaneously taking into account the uncertainty associated to the benchmark in use. These contributions have been validated by several international and national publications.

O advento da tecnologia da Internet, juntamente com a World Wide Web, popularizaram e permitiram uma grande expansão e demanda por aplicações web. Por executarem em um ambiete heterogêneo e complexo, as aplicações web apresentam várias características que as diferenciam dos sistemas tradicionais. As particularidades dessas aplicações tornam o fator qualidade essencial para o sucesso dessas aplicações. Alguns requisitos de qualidade, como usabilidade, confiabilidade, interoperabilidade e segurança devem, então, ser validados. Para assegurar a qualidade desejada, são necessárias executar as atividades de Verificação, Validação e Teste (VV&T). Dentre elas, as mais utilizadas são as atividades de teste. Os critérios, estratégias e ferramentas de teste precisam ser identificados e avaliados para se estabelecer uma relação entre os custos e benefícios entre elas, a fim de guiar a escolha de cada uma durante os testes de aplicações web. A realização de estudos experimentais para realizar essa análise beneficia tanto a academia, nas atividades de ensino e pesquisa, como a indústria, nas atividades de seleção e aplicação de critérios, estratégias e ferramentas de teste de aplicações web. Para que os resultados obtidos estejam acessíveis, é proposto o desenvolvimento de um portal de conhecimento que disponibilize de maneira sistemática o conhecimento obtido sobre critérios, estratégias e ferramentas de teste de aplicações web. Esse portal tem como objetivo oferecer às organizações um ambiente compartilhado de conhecimento, a fim de proporcionar a existência de um ciclo de criação, troca, retenção e reuso do conhecimento / The development of internet technology, along with the World Wide Web, made popular and allowed a demand boom and expansion of web applications. Web applications present some characteristics that differentiate them from the traditional systems, since they execute in a heterogeneous and complex environment. The particularities of these applications demand quality as an essential factor for success. Is this way, quality requirements, like usability, reliability, interoperability and security must be validated. To assure the desired quality, it\'s necessary to execute the activities of Verification, Validation and Test (VV&T), where the most used are the testing activities. The testing criteria, strategies and tools need to be identified and evaluated to establish a relation between the costs and benefits, in order to guide the choice of each one during the tests of web applications. The carrying out of experimental studies benefits the academy, in the activities of education and research, and the industry, in the activities of selection and application of criteria, strategies and tools of testing web applications. Moreover, these results need to be accessible to make available information to the interest people. This work presents the development of a knowledge portal, to facilitate knowledge sharing in a systematic way, with information of test criteria, strategies and tools for validating web applications. This portal intends to offer to the organizations and academic institutions a shared environment of web application test knowledge, in order to constitute a knowledge creation, change, retention and reuse cycle

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.