There are two significant impedances to the realization of the potential of ontologies. First, many ontology designers lack the necessary background in formal logics to express their intuitions clearly and precisely, resulting in the proliferation of ontologies with low expressivity. Concurrently, developing semantic mappings between existing ontologies is difficult, because much of the semantics is external to the representation. This thesis uses the idea of metaphor to develop architectures for ontology repositories to serve as bottom-up reusable resources. Moreover, an ontology design algorithm has been developed that allows designers to communicate their ideas at the semantic level, simply by generating and vetting models. Finally, a semantic mapping algorithm has been developed that uses an ontology repository to determine the similarities and differences between any number of target ontologies. An ontology for partial orders has been elaborated to demonstrate the proof of concept and populate the first iteration of the repository.

Submitted by Antonio Marin Neto (netomarin@gmail.com) on 2018-09-06T00:01:18Z No. of bitstreams: 1 Ontologias na representacao do conhecimeno.pdf: 1512033 bytes, checksum: 5cb40c53baa28e682303bb84ed68e480 (MD5) / Approved for entry into archive by Satie Tagara (satie@marilia.unesp.br) on 2018-09-06T16:36:29Z (GMT) No. of bitstreams: 1 marinneto_a_me_mar.pdf: 1512033 bytes, checksum: 5cb40c53baa28e682303bb84ed68e480 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-06T16:36:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 marinneto_a_me_mar.pdf: 1512033 bytes, checksum: 5cb40c53baa28e682303bb84ed68e480 (MD5) Previous issue date: 2018-08-06 / Não recebi financiamento / As ontologias surgiram a partir de discussões na Filosofia com o objetivo de discutir a essência das coisas, nos estudos da metafísica por Aristóteles, que dentre os diferentes ramos de investigação filosófica, tratava do conhecimento da essência de toda a realidade. A ontologia trata do estudo do “Ser” enquanto ser. O termo foi posteriormente utilizado em diferentes áreas como a Ciência da Computação (CC), Psicologia, Ciência da Informação (CI), entre outros. Nesse texto é apresentado um levantamento da utilização das ontologias na representação do conhecimento, identificando e destacando a forma de utilização da ontologia como ferramenta na CC e CI. Para tal, o trabalho inicial com uma contextualização do termo ontologia, desde a sua origem na Filosofia até a sua utilização em algumas das áreas do conhecimento. Em seguida é apresentado um levantamento sobre a representação do conhecimento, a destacar a CC e CI, bem como sobre a utilização da ontologia nesse contexto informacional. Afim de evidenciar a importância das ontologias para representação do conhecimento, também são listadas as principais metodologias de criação de ontologia, aprendizado de ontologia, bem como as ferramentas utilizadas para essas tarefas, além do gerenciamento e engenharia de ontologias. E por fim são apresentadas as considerações finais acerca da utilização das ontologias como ferramentas semânticas na CI e como as futuruas pesquisas podem se beneficiar desse trabalho como uma base para o entendimento das ontologias como ferramenta semântica na CI. / Ontologies come from discussions in Philosophy to debate the essence of things in Aristotle's studies of metaphysics, which among the different branches of philosophical inquiry dealt with the knowledge of the essence of all reality. Ontology deals with the study of "Being" as being. The term was later used in different areas such as Computer Science (CC), Psychology, Information Science (IS), andothers. This thesis presents a survey of the use of ontologies in knowledge representation, identifying and highlighting how ontology is used as a semantic tool in CC and IS. For this, is presented a contextualization of the term ontology, from its origin in Philosophy to its use in some of the areas of knowledge. Next, a survey is presented on the representation of knowledge, highlighting the CC and IS, as well as on the use of the ontology in this informational context. In order to demonstrate the importance of ontologies for knowledge representation, the main methodologies for ontology creation, ontology learning, as well as the tools used for these tasks, as well as the management and engineering of ontologies are also listed. Finally, it's present the final considerations about the use of ontologies as semantic tools in IS and how future researches can benefit from this work as a basis for the understanding of ontologies as a semantic tool in IS.

Hoje em dia, muitas empresas de petróleo estão adotando diferentes sistemas baseados em conhecimento com o objetivo de ter uma melhor predição de qualidade de reservatório. No entanto, existem obstáculos que não permitem geólogos com diferentes formações recuperar as informações sem a necessidade da ajuda de um especialista em tecnologia da informação. O principal problema é a heterogeneidade semântica dos usuários finais quando fazem consultas em um sistema de consulta visual (VQS). Isto pode ser pior quando há uma nova terminologia na base de conhecimentos que afetam a interação do usuário, especialmente para usuários novatos. Neste contexto, apresentamos contribuições teóricas e práticas que explora o sinergismo entre ontologia e interação homem-computador (HCI). Do lado da teoria, introduzimos o conceito de visão de ontologia bem fundamentada e a sua definição formal. Nós nos concentramos na extração de vista ontologia de uma ontologia bem fundamentada e completa, baseando-nos em meta-propriedades ontológicas e propusemos um algorítmo independente da linguagem para extração de sub-ontologia que é guiada por meta-propriedades ontológicas. No lado prático, baseado nos princípios de HCI e desenho de interação, propusemos um novo sistema de consulta visual que usa o enfoque de vistas de ontologias para guiar o processo de consulta. Também o nosso desenho inclui visualizações de dados que ajudarão geólogos a entender os dados recuperados. Além disso, avaliamos nosso desenho com um teste de usabilidade a-través de um questionário em experimento controlado. Cinco geólogos que trabalham na área de Geologia do Petróleo foram avaliados. O enfoque proposto é avaliado no domínio de petrografia tomando as comunidades de Diagênese e Microestrutural adotando o critério de precisão e revocação. Os resultados experimentais mostram que termos relevantes obtidos de documentos de uma comunidade varia entre 30 a 66% de precisão e 4.6 a 36% de revocação, dependendo do enfoque selecionado e da combinação de parâmetros. Além disso, os resultados mostram que, para toda combinação de parâmetros, a revocação obtidos de artigos de diagênese usando a sub-ontologia gerada para a comunidade de diagênese é maior que a revocação e f-measure usando a sub-ontologia gerada para a comunidade de microestrutural. Por outro lado, resultados para toda combinação de parâmetros mostram que a revocação e f-measure obtida de artigos de microestrutural usando a sub-ontologia gerada para a comunidade de microestrutural é maior que a revocação e o fmeasure usando a sub-ontologia gerada para a comunidade de diagêneses. / Nowadays many petroleum companies are adopting different knowledge-based systems aiming to have a better reservoir quality prediction. However, there are obstacles that not allow different background geologists to retrieve information without needing the help of an information technology expert. The main problem is the heterogeneity semantic of end users when doing queries in a visual query system (VQS). This can be worst when there is new terminology in the knowledge-base affecting the user interaction, particularly for novice users. In this context, we present theoretical and practical contributions that exploit the synergism between ontology and human computer interaction (HCI). On the theory side, we introduce the concept of ontology view for well-founded ontology and provide a formal definition and expressive power characterization. We focus in the ontology view extraction of a well-founded and complete ontology based on ontological meta-properties and propose a language independent algorithm for sub-ontology extraction, which is guided by ontological meta-properties. On the practical side, based on the principles of HCI and interaction design, we propose a new Visual Query System that uses the ontology view approach to guide the query process. Also, our design includes data visualizations that will help geologists to make sense of the retrieved data. Furthermore, we evaluated our interaction design with five users performing a usability testing through a questionnaire in a controlled experiment. The evaluation was performed over geologists that work in the area of petroleum geology. The approach proposed is evaluated on the petrography domain taking the communities of Diagenesis and MicroStructural adopting the well known criteria of precision and recall. Experimental results show that relevant terms obtained from the documents of a community varies from 30 to 66 % of precision and 4.6 to 36% of recall depending on the approach selected and the parameters combination. Furthermore, results show that almost for all the parameters combination that recall and f-measure obtained from diagenesis articles using the sub-ontology generated for the diagenesis community is greater than recall and f-measure using the sub-ontology generated for microstructural community. On the other hand, results for all the parameters combination that recall and f-measure obtained from microstructural articles using the sub-ontology generated for the microstructural community is greater than recall and f-measure using the subontology generated for diagenesis community.

Hoje em dia, muitas empresas de petróleo estão adotando diferentes sistemas baseados em conhecimento com o objetivo de ter uma melhor predição de qualidade de reservatório. No entanto, existem obstáculos que não permitem geólogos com diferentes formações recuperar as informações sem a necessidade da ajuda de um especialista em tecnologia da informação. O principal problema é a heterogeneidade semântica dos usuários finais quando fazem consultas em um sistema de consulta visual (VQS). Isto pode ser pior quando há uma nova terminologia na base de conhecimentos que afetam a interação do usuário, especialmente para usuários novatos. Neste contexto, apresentamos contribuições teóricas e práticas que explora o sinergismo entre ontologia e interação homem-computador (HCI). Do lado da teoria, introduzimos o conceito de visão de ontologia bem fundamentada e a sua definição formal. Nós nos concentramos na extração de vista ontologia de uma ontologia bem fundamentada e completa, baseando-nos em meta-propriedades ontológicas e propusemos um algorítmo independente da linguagem para extração de sub-ontologia que é guiada por meta-propriedades ontológicas. No lado prático, baseado nos princípios de HCI e desenho de interação, propusemos um novo sistema de consulta visual que usa o enfoque de vistas de ontologias para guiar o processo de consulta. Também o nosso desenho inclui visualizações de dados que ajudarão geólogos a entender os dados recuperados. Além disso, avaliamos nosso desenho com um teste de usabilidade a-través de um questionário em experimento controlado. Cinco geólogos que trabalham na área de Geologia do Petróleo foram avaliados. O enfoque proposto é avaliado no domínio de petrografia tomando as comunidades de Diagênese e Microestrutural adotando o critério de precisão e revocação. Os resultados experimentais mostram que termos relevantes obtidos de documentos de uma comunidade varia entre 30 a 66% de precisão e 4.6 a 36% de revocação, dependendo do enfoque selecionado e da combinação de parâmetros. Além disso, os resultados mostram que, para toda combinação de parâmetros, a revocação obtidos de artigos de diagênese usando a sub-ontologia gerada para a comunidade de diagênese é maior que a revocação e f-measure usando a sub-ontologia gerada para a comunidade de microestrutural. Por outro lado, resultados para toda combinação de parâmetros mostram que a revocação e f-measure obtida de artigos de microestrutural usando a sub-ontologia gerada para a comunidade de microestrutural é maior que a revocação e o fmeasure usando a sub-ontologia gerada para a comunidade de diagêneses. / Nowadays many petroleum companies are adopting different knowledge-based systems aiming to have a better reservoir quality prediction. However, there are obstacles that not allow different background geologists to retrieve information without needing the help of an information technology expert. The main problem is the heterogeneity semantic of end users when doing queries in a visual query system (VQS). This can be worst when there is new terminology in the knowledge-base affecting the user interaction, particularly for novice users. In this context, we present theoretical and practical contributions that exploit the synergism between ontology and human computer interaction (HCI). On the theory side, we introduce the concept of ontology view for well-founded ontology and provide a formal definition and expressive power characterization. We focus in the ontology view extraction of a well-founded and complete ontology based on ontological meta-properties and propose a language independent algorithm for sub-ontology extraction, which is guided by ontological meta-properties. On the practical side, based on the principles of HCI and interaction design, we propose a new Visual Query System that uses the ontology view approach to guide the query process. Also, our design includes data visualizations that will help geologists to make sense of the retrieved data. Furthermore, we evaluated our interaction design with five users performing a usability testing through a questionnaire in a controlled experiment. The evaluation was performed over geologists that work in the area of petroleum geology. The approach proposed is evaluated on the petrography domain taking the communities of Diagenesis and MicroStructural adopting the well known criteria of precision and recall. Experimental results show that relevant terms obtained from the documents of a community varies from 30 to 66 % of precision and 4.6 to 36% of recall depending on the approach selected and the parameters combination. Furthermore, results show that almost for all the parameters combination that recall and f-measure obtained from diagenesis articles using the sub-ontology generated for the diagenesis community is greater than recall and f-measure using the sub-ontology generated for microstructural community. On the other hand, results for all the parameters combination that recall and f-measure obtained from microstructural articles using the sub-ontology generated for the microstructural community is greater than recall and f-measure using the subontology generated for diagenesis community.

Hoje em dia, muitas empresas de petróleo estão adotando diferentes sistemas baseados em conhecimento com o objetivo de ter uma melhor predição de qualidade de reservatório. No entanto, existem obstáculos que não permitem geólogos com diferentes formações recuperar as informações sem a necessidade da ajuda de um especialista em tecnologia da informação. O principal problema é a heterogeneidade semântica dos usuários finais quando fazem consultas em um sistema de consulta visual (VQS). Isto pode ser pior quando há uma nova terminologia na base de conhecimentos que afetam a interação do usuário, especialmente para usuários novatos. Neste contexto, apresentamos contribuições teóricas e práticas que explora o sinergismo entre ontologia e interação homem-computador (HCI). Do lado da teoria, introduzimos o conceito de visão de ontologia bem fundamentada e a sua definição formal. Nós nos concentramos na extração de vista ontologia de uma ontologia bem fundamentada e completa, baseando-nos em meta-propriedades ontológicas e propusemos um algorítmo independente da linguagem para extração de sub-ontologia que é guiada por meta-propriedades ontológicas. No lado prático, baseado nos princípios de HCI e desenho de interação, propusemos um novo sistema de consulta visual que usa o enfoque de vistas de ontologias para guiar o processo de consulta. Também o nosso desenho inclui visualizações de dados que ajudarão geólogos a entender os dados recuperados. Além disso, avaliamos nosso desenho com um teste de usabilidade a-través de um questionário em experimento controlado. Cinco geólogos que trabalham na área de Geologia do Petróleo foram avaliados. O enfoque proposto é avaliado no domínio de petrografia tomando as comunidades de Diagênese e Microestrutural adotando o critério de precisão e revocação. Os resultados experimentais mostram que termos relevantes obtidos de documentos de uma comunidade varia entre 30 a 66% de precisão e 4.6 a 36% de revocação, dependendo do enfoque selecionado e da combinação de parâmetros. Além disso, os resultados mostram que, para toda combinação de parâmetros, a revocação obtidos de artigos de diagênese usando a sub-ontologia gerada para a comunidade de diagênese é maior que a revocação e f-measure usando a sub-ontologia gerada para a comunidade de microestrutural. Por outro lado, resultados para toda combinação de parâmetros mostram que a revocação e f-measure obtida de artigos de microestrutural usando a sub-ontologia gerada para a comunidade de microestrutural é maior que a revocação e o fmeasure usando a sub-ontologia gerada para a comunidade de diagêneses. / Nowadays many petroleum companies are adopting different knowledge-based systems aiming to have a better reservoir quality prediction. However, there are obstacles that not allow different background geologists to retrieve information without needing the help of an information technology expert. The main problem is the heterogeneity semantic of end users when doing queries in a visual query system (VQS). This can be worst when there is new terminology in the knowledge-base affecting the user interaction, particularly for novice users. In this context, we present theoretical and practical contributions that exploit the synergism between ontology and human computer interaction (HCI). On the theory side, we introduce the concept of ontology view for well-founded ontology and provide a formal definition and expressive power characterization. We focus in the ontology view extraction of a well-founded and complete ontology based on ontological meta-properties and propose a language independent algorithm for sub-ontology extraction, which is guided by ontological meta-properties. On the practical side, based on the principles of HCI and interaction design, we propose a new Visual Query System that uses the ontology view approach to guide the query process. Also, our design includes data visualizations that will help geologists to make sense of the retrieved data. Furthermore, we evaluated our interaction design with five users performing a usability testing through a questionnaire in a controlled experiment. The evaluation was performed over geologists that work in the area of petroleum geology. The approach proposed is evaluated on the petrography domain taking the communities of Diagenesis and MicroStructural adopting the well known criteria of precision and recall. Experimental results show that relevant terms obtained from the documents of a community varies from 30 to 66 % of precision and 4.6 to 36% of recall depending on the approach selected and the parameters combination. Furthermore, results show that almost for all the parameters combination that recall and f-measure obtained from diagenesis articles using the sub-ontology generated for the diagenesis community is greater than recall and f-measure using the sub-ontology generated for microstructural community. On the other hand, results for all the parameters combination that recall and f-measure obtained from microstructural articles using the sub-ontology generated for the microstructural community is greater than recall and f-measure using the subontology generated for diagenesis community.

Though a constantly increasing number of ontologies are now available on the Internet, the ontology construction process remains generally a manual task, so consequently an effort demanding task. As no unified ontology construction method is available in the literature, researchers started investigating different frameworks for automatically generating ontologies and, therefore shorten the time required for their construction. This master’s thesis presents a prototype system for automatic construction of ontology, based on ontology design patterns and unstructured texts, such as natural language texts. The use of ontology design patterns allow constructing well structured ontologies and reducing the demand of knowledge experts. A difference between our prototype system and the systems presented in the literature is, the possibility to increase accuracy of the generated ontology by selecting the more relevant terms and associations from the unstructured text and match them against the ontology design patterns. Also, a matching score is introduced to define the level of similarity between the terms extracted and the ontology design patterns. By setting a threshold value on the matching score, the relevant ontology design patterns are selected and used for the ontology construction process. The ontology construction framework used by the prototype system has been developed by the research group in Information Engineering of the School of Engineering, Jönköping University. / Även fast ett ökande antal ontologier är tillgängliga på Internet, är ontologikonstruktion fortfarande till största delen en manuell process, som därigenom kräver en stor arbetsinsats. Eftersom ingen enhetlig metodologi för att konstruera ontologier finns i litteraturen, forskare började undersöka olika ansatser för att automatiskt generera ontologier och därigenom förkorta konstruktionstiden. Detta examensarbete presenterar ett prototypsystem för automatisk konstruktion av ontologier, baserat på designmönster för ontologier och ostrukturerad text (text i naturligt språk). Att använda designmönster ger en välstrukturerad ontologi och minskar behovet av expertkunskap. En skillnad mellan vårt system och system i litteraturen är möjligheten att få en mer korrekt ontologi genom att välja de mestrelevanta termerna och relationerna från texterna och matcha dem motdesignmönstren. Ett värde för överensstämmelsen har införts för att kunna beskriva hur stor likhet som finns mellan termerna och designmönstren. Genom att sätta ett tröskelvärde väljs de relevanta designmönstren ut och används för att konstruera ontologin. Den generella processen för ontologikonstruktion som används av prototypsystemet har utvecklats av forskningsgruppen i Informationsteknik vid Ingenjörshögskolan i Jönköping.

Though a constantly increasing number of ontologies are now available on the Internet, the ontology construction process remains generally a manual task, so consequently an effort demanding task. As no unified ontology construction method is available in the literature, researchers started investigating different frameworks for automatically generating ontologies and, therefore shorten the time required for their construction. This master’s thesis presents a prototype system for automatic construction of ontology, based on ontology design patterns and unstructured texts, such as natural language texts. The use of ontology design patterns allow constructing well structured ontologies and reducing the demand of knowledge experts. A difference between our prototype system and the systems presented in the literature is, the possibility to increase accuracy of the generated ontology by selecting the more relevant terms and associations from the unstructured text and match them against the ontology design patterns. Also, a matching score is introduced to define the level of similarity between the terms extracted and the ontology design patterns. By setting a threshold value on the matching score, the relevant ontology design patterns are selected and used for the ontology construction process. The ontology construction framework used by the prototype system has been developed by the research group in Information Engineering of the School of Engineering, Jönköping University.

Na área de emparelhamento de ontologias, são utilizadas algumas métricas para avaliar os alinhamentos produzidos. As métricas baseadas em alinhamento têm como princípio básico confrontar um alinhamento proposto com um alinhamento de referência. Algumas destas métricas, entretanto, não têm alcançado êxito suficiente porque (i) não conseguem discriminar sempre entre um alinhamento totalmente errado e um quase correto; e (ii) não conseguem estimar o esforço do usuário para refinar o alinhamento resultante. Este trabalho tem como objetivo apresentar uma nova abordagem para avaliar os alinhamentos de ontologias. A nossa abordagem apresenta uma métrica na qual utilizamos as próprias consultas normalmente já realizadas nas ontologias originais para julgar a qualidade do alinhamento proposto. Apresentamos também alguns resultados satisfatórios de nossa abordagem em relação às outras métricas já existentes e largamente utilizadas. / In the ontology matching field, different metrics are used to evaluate the resulting alignments. Metrics based on alignment adopt the basic principle of verifying a proposed alignment against a reference alignment. Some of these metrics do not achieve good results because (i) they cannot always distinguish between a totally wrong alignment and one which is almost correct; and (ii) they cannot estimate the effort for the user to refine the resulting alignment. This work aims to present a new approach to evaluate ontology alignments. Our approach presents a measure that uses the usual queries in the original ontologies to assess the quality of the proposed alignment. We also present some satisfactory results of our approach with regard to widely used metrics.

The World Wide Web contains large amounts of data and in most cases this data is without any explicit structure. The lack of structure makes it difficult for automated agents to understand and use such data. A step towards a more structured World Wide Web is the idea of the Semantic Web which aims at introducing semantics to data on the World Wide Web. One of the key technologies in this endeavour are ontologies which provide means for modeling a domain of interest. Developing and maintaining ontologies is not an easy task and it is often the case that defects are introduced into ontologies. This can be a problem for semantically-enabled applications such as ontology-based querying. Defects in ontologies directly influence the quality of the results of such applications as correct results can be missed and wrong results can be returned. This thesis considers one type of defects in ontologies, namely the problem of completing the is-a structure in ontologies represented in description logics. We focus on two variants of description logics, the EL family and ALC, which are often used in practice. The contributions of this thesis are as follows. First, we formalize the problem of completing the is-a structure as a generalized TBox abduction problem (GTAP) which is a new type of abduction problem in description logics. Next, we provide algorithms for solving GTAP in the EL family and ALC description logics. Finally, we describe two implemented systems based on the introduced algorithms. The systems were evaluated in two experiments which have shown the usefulness of our approach. For example, in one experiment using ontologies from the Ontology Alignment Evaluation Initiative 58 and 94 detected missing is-a relations were repaired by adding 54 and 101 is-a relations, respectively, introducing new knowledge to the ontologies.

The semantic web is an extension of the current web that provides a standardstructure for data representation and reasoning, allowing content to be readable for both humans and machines in a form known as ontological knowledgebases. The goal of the Semantic Web is to be used in large-scale technologies or systems such as search engines, healthcare systems, and social mediaplatforms. Some challenges may deter further progress in the development ofthe Semantic Web and the associated web mining processes. In this reviewpaper, an overview of Semantic Web mining will examine and analyze challenges with data integration, dynamic knowledge-based methods, efficiencies,and data mining algorithms regarding ontological approaches. Then, a reviewof recent solutions to these challenges such as clustering, classification, association rule mining, and ontological building aides that overcome the challengeswill be discussed and analyzed.