Topic maps : da sintaxe à semântica

• Author(s): Librelotto, Giovani Rubert
• Date: 2005
• Persistent ID: http://hdl.handle.net/1822/4822
• Origin: RepositóriUM - Universidade do Minho
• Subject(s): 681.3.062
• Document Type: Doctoral thesis
• Language: Portuguese
• Advisor(s): Henriques, Pedro Rangel
• Contributor(s): Universidade do Minho

Description

Dissertação de doutoramento em Informática.

Segundo a definição proposta em Topic Maps Data Model (Garshol and Moore, 2005), Topic Maps são estruturas abstractas que podem codificar o conhecimento, conectando-o com recursos de informação relevantes. Os Topic Maps permitem a estruturação da informação através de uma rede semântica composta por tópicos associados. Actualmente, a maior parte dos Topic Maps são construídos manualmente. Este tipo de edição acarreta custos de ordem temporal e financeira, pois apesar de haver ferramentas propícias para a sua edição, as mesmas perdem eficiência quando o topic map atinge um número considerável de tópicos e associações. Acresce ainda o facto de que o utilizador tem dificuldade em verificar se a semântica do topic map condiz com o seu interesse. Os Topic Maps possuem uma característica muito importante: a liberdade de representação de um universo de discurso, pois a definição de um tópico é muito ampla. Porém, esta liberdade pode representar um potencial perigo para a consistência do topic map. Para garantir essa consistência, um conjunto de condições contextuais (restrições semânticas) deve ser imposto ao topic map. A norma Topic Maps não fornece nenhum tipo de mecanismo para validar a semântica de documentos topic maps de acordo com regras especificadas por utilizadores. Por isso, urge completar a norma com um suporte à definição de restrições contextuais e criar um mecanismo de validação automática. O principal contributo deste doutoramento é uma linguagem de restrições para topic maps, denominada XTche, e o respectivo processador. A linguagem XTche – baseada nos requisitos propostos recentemente em TMCL (Topic Map Constraint Language) (Nishikawa, Moore, and Bogachev, 2004) – permite a descrição da estrutura da rede semântica formada pelos tópicos e associações e a definição de restrições semânticas através de regras de esquema, regras contextuais e regras de existência. Baseado nisto, decidiu-se pelo projecto e desenvolvimento de um ambiente que fosse capaz de extrair dados de recursos de informação e construir um topic map de acordo com uma especificação, validá-lo e permitir uma navegação conceptual sobre o conhecimento representado no topic map. Resultou desta decisão o outro contributo deste doutoramento: o Metamorphosis, que é formado por um conjunto de linguagens de especificação e ferramentas que permitem criar uma interface para integração de informação oriunda de diversas fontes, através do uso de uma ontologia representada em Topic Maps. A partir da descrição das fontes heterogéneas de informação e da especificação da ontologia, o Oveia (um dos componentes do Metamorphosis) extraí automaticamente o respectivo topic map. Depois de guardado – num documento XTM (XML Topic Maps), ou numa base de dados – este topic map será validado sintáctica e semanticamente (face a um conjunto de restrições especificadas numa linguagem apropriada) pelo Processador de XTche (outro dos componentes). Por fim, a componente Ulisses gera uma interface Web para manipular o topic map extraído, a partir da descrição XTM válida. Estas componentes, algumas das quais com implementações alternativas ou mais que uma versão funcional, têm a particularidade de poderem ser usadas separadamente, tal foi comprovado nos casos de estudos realizados.

According to Topic Map Data Model (Garshol and Moore, 2005), Topic Maps are abstract structures that can encode knowledge and connect this encoded knowledge to relevant information resources. Topic Maps allow a domain knowledge representation in semantic networks, composed of topics and associations. Nowadays, almost all topic maps are built by hand. This kind of edition is time consuming and has important financial costs. There are several tools for topic map edition but they have some limitations like the lack of a topic map semantic validator. In order to cope with a broad range of scenarios, a topic is a very wide concept. On one hand, this makes Topic Maps a convenient model for knowledge representation; but on the other hand, this can also put in risk the topic map consistency. A set of semantic constraints must be imposed to the topic map in order to grant its consistency. The Topic Maps standard does not provide language constructors to specify the semantics. So it is not possible to derive from the standard mechanisms to validate a topic maps against the contextual rules. Therefore it is necessary to improve the ISO 13250 standard adding a support for constraints definition enabling the creation of a processor for topic map automatic validation. The main contribute of this thesis is a constraint language for topic maps called XTche and its processor. XTche language is TMCL-based (Topic Map Constraint Language) (Nishikawa, Moore, and Bogachev, 2004). This language allows to complement the description of the semantic network structure (composed of topic and associations) with schema, contextual, and existence constraints, thus defining the semantics of topic maps that should be preserved. Metamorphosis – an environment that can extract data from information resources and build a topic map according to a specification, validate it, and generate a conceptual navigation over the topic map knowledge – is another contribution of this thesis. Metamorphosis – a Topic Maps oriented environment – generates conceptual navigators for heterogenous information resources providing the desired interoperability. Metamorphosis’ architecture is composed of: (1) Oveia, a processor that builds topic maps. Its core is a processor that extracts the topics instances from the information resources and builds a topic map. It reads and processes the XSDS and XS4TM specifications. The topic map generated by Oveia is stored as an XTM file or alternatively as a relational database following the OntologyDB approach; (2) XTche processor, that consumes the previous XTM file and validates the topic map according to a set of constraints defined in XTche language; (3) Ulisses processor, that produces a whole semantic website based on a valid topic map; this website is a set of pages that displays all the information concerned with topics and associations and provides a conceptual navigation over the semantic network (the topic map).