Este documento discute a extensão do mundo real através de mundos virtuais 3D com semântica. Primeiro, apresenta a motivação e objetivos do trabalho, que são garantir semântica aos mundos virtuais 3D e propor um modelo para extrair novos conhecimentos através da inferência. Em seguida, revisa o estado da arte, incluindo tecnologias de mundos virtuais 3D, lógica de descrição, OWL, SWRL e ferramentas de raciocínio.

1. Extensão Virtual do Mundo Real:
Integração Semântica e Inferência
Luciano Edson Mertins
Orientador Professor Doutor Luiz Antônio Moro Palazzo
Requisito parcial para a obtenção do grau de Mestre em Ciência da Computação
PPGINF – Centro Politécnico - UCPel
Pelotas março de 2011
1

2. Agenda
2
1 ● Estado da Arte
● Motivação ● Mundos Virtuais 3D
● Problema ● Jogos 3D
● Objetivos
● Redes Sociais
● Lógica de Descrição e Programação Lógica
● OWL e SWRL
● Raciocinadores
● Pellet e HermiT
3
● Utilidade dos Mundo Virtuais 3D com Semântica
● Nos Hospitais 4
● No Desenvolvimento de Software
● Modelo
● Ontologias nível superior
● Na Educação a Distância ● Plataforma ORPlat
5
● Experimento
● Considerações 6
● Conclusões
● Contribuições
● Trabalhos Futuros 2

3. 1
● Motivação
● Problema
● Objetivos
Por quê expandir o Mundo Real através de Mundos Virtuais 3D?
● Novas interfaces
● Novas formas de relacionamento humano
● Necessidade de interação colaborativa a distância
● Crescimento do uso de Mundos Virtuais 3D
● Evolução semântica dos sistemas em geral
● Captar e produzir novos conhecimentos através da expansão
● Garantir apropriação sobre estes conhecimentos
3

4. 1
● Motivação
● Problema
● Objetivos
Mundos Virtuais 3D ainda não possuem semântica!
● Informação digital desperdiçada
● Preocupação atual com:
● Interfaces
● Otimizações
● Funcionalidades
● Reflexos na sociedade
● Uso como ferramenta na solução de outros problemas
4

5. 1
● Motivação
● Problema
● Objetivos
Garantir semântica aos Mundos Virtuais 3D e apresentar um modelo para
extrair novos conhecimentos através da inferência sobre a base de
conhecimento construída.
● Especificamente:
● Definir e dominar as tecnologias capazes de representar a Base de Conhecimento
● Definir e dominar as tecnologias capazes de inferir sobre a Base de Conhecimento
● Construir uma plataforma que garanta a semântica entre MV3D e o Mundo Real
● Modular, expansível e evolutiva
● Desenvolver um protótipo que comprove o que esta sendo proposto
5

6. 2
● Estado da Arte
● Mundos Virtuais 3D
● Jogos 3D
● Redes Sociais
● Lógica de Descrição e Programação Lógica
● OWL e SWRL
● Raciocinadores
● Pellet e HermiT
6

7. 2
● Estado da Arte
● Mundos Virtuais 3D
● Jogos 3D
● Redes Sociais
● Lógica de Descrição e Programação Lógica
● OWL e SWRL
● Raciocinadores
● Pellet e HermiT
Second Life
● Utilizado mundialmente por pessoas de
todas as idades e qualificações
● Sistema Robusto
● Proprietário
● EAD realiza muitos experimentos
● Manipulação restrita a scripts
OpenWonderland
● Baixa utilização, quando comparado ao SL
● Plataforma em desenvolvimento
Usuário => Avatar
● Software Livre - Java
● Experimentos em Universidades Americanas e Europeias
● Manipulação diretamente no sistema ou através de scripts 7

8. 2
● Estado da Arte
● Mundos Virtuais 3D
● Jogos 3D
● Redes Sociais
● Lógica de Descrição e Programação Lógica
● OWL e SWRL
● Raciocinadores
● Pellet e HermiT Ontologia
● Ramo da filosofia que lida com a natureza e
organização da realidade
● Em computação: Especificação formal compartilhada
de uma concepção.
Para que serve
● Compartilhar conhecimento comum sobre a estrutura da informação
● Permitir a reutilização do conhecimento sobre um domínio
8

9. 2
● Estado da Arte
● Mundos Virtuais 3D
● Jogos 3D
● Redes Sociais
● Lógica de Descrição e Programação Lógica
● OWL e SWRL
● Raciocinadores
● Pellet e HermiT
● Mundo Aberto X Mundo Fechado
(Lógica de Descrição) (Programação Lógica)
● Lógica de Descrição ●
Programação Lógica
● Conceitos ● Raciocínio Lógico
● Entidades e Relações ● Lógica Não Monotônica
● Construtores ● Regras
● Restrições Se condição => Então fato
● Instâncias
● Indivíduos
● Raciocínio Dedutivo
● TBox e ABox
9

10. 2
● Estado da Arte
● Mundos Virtuais 3D
● Jogos 3D
● Redes Sociais
● Lógica de Descrição e Programação Lógica
● OWL e SWRL
● Raciocinadores
● Pellet e HermiT
TBox e ABox
● Raciocínios sobre Tbox
● Raciocínios sobre Abox
● Satisfatibilidade de Conceito
● Consistência da Instância
● Subclassificação de Conceito
● Checagem da Instância
● Equivalência de Conceito
● Retorno
● Disjunção de Conceito
● Realização
10

11. 2
● Estado da Arte
● Mundos Virtuais 3D ● Raciocínios sobre Tbox
● Jogos 3D ● Satisfatibilidade de Conceito
● Redes Sociais ● Subclassificação de Conceito
● Lógica de Descrição e Programação Lógica ● Equivalência de Conceito
OWL e SWRL
Disjunção de Conceito
●
●
● Raciocinadores
● Pellet e HermiT
Equivalência de Conceito
Definições
Satisfatibilidade de Conceito
Disjunção de Conceito
Subclassificação de Conceito
11

12. 2
● Estado da Arte ● Raciocínios sobre Abox
● Mundos Virtuais 3D
● Jogos 3D
● Consistência da Instância
● Redes Sociais ● Checagem da Instância
● Lógica de Descrição e Programação Lógica ● Retorno
● OWL e SWRL ● Realização
● Raciocinadores
● Pellet e HermiT
Definições
Consistência da Instância
Checagem da Instância
Retorno
Realização
12

13. 2
● Estado da Arte
● Mundos Virtuais 3D
● Jogos 3D Como especificar regras condicionais
● Redes Sociais e inferir sobre elas ???
● Lógica de Descrição e Programação Lógica
● OWL e SWRL
● Raciocinadores
● Pellet e HermiT
● Mundo Fechado
● Lógica Não Monotônica
● Admite exceções
● Conclusões anteriores podem ser reconsideradas
●
Inferência
● Fatos => condições verdadeiras
José é Masculino
João é Masculino
João é Pai de José
● Regras => produzem novos fatos
Se X é Pai de Y e Y é Masculino então Y é Filho de X
ou substituindo
Se João é Pai de José e José é Masculino então José é Filho de João 13

14. 2
● Estado da Arte
● Mundos Virtuais 3D
● Jogos 3D
● Redes Sociais
● Lógica de Descrição e Programação Lógica
● OWL e SWRL
● Raciocinadores SWRL
● Pellet e HermiT
OWL SWRL permite a integração Homogênea entre
a Lógica de Descrição e a Programação Lógica
14

15. 2
● Estado da Arte
● Mundos Virtuais 3D
● Jogos 3D
● Redes Sociais
● Lógica de Descrição e Programação Lógica
● OWL e SWRL
● Raciocinadores
● Pellet e HermiT
TBox e ABox
● Precisam inferir sobre
● OWL
● SWRL
● Pellet e HermiT
15

16. 3
● Utilidade dos Mundo Virtuais 3D com Semântica
● Nos Hospitais
● No Desenvolvimento de Software
● Na Educação a Distância
● Hospital Virtual 3D
● Pacientes mapeados
● Médicos, enfermeiros e administradores alimentando prontuário e sistemas
● Equipamentos reais transferindo informações
● Visitantes Virtuais
● Digitalização da comunicação através do uso de chat/vídeo/áudio
Ganho
● Concentração de informação digital com significado
● Técnicas de Mineração, Descoberta de Conhecimento, Aprendizado de Máquina ...
16

17. 3
● Utilidade dos Mundo Virtuais 3D com Semântica
● Nos Hospitais
● No Desenvolvimento de Software
● Na Educação a Distância
● Desenvolvimento de Software
● Reuniões das equipes de forma remota
● Registro automático do processo informal
● Modificação do código em tempo real
Ganho
● Concentração de informação digital com significado
● Registro de Acontecimentos, Aprendizado de Máquina, Recomendações
17

18. 3
● Utilidade dos Mundo Virtuais 3D com Semântica
● Nos Hospitais
● No Desenvolvimento de Software
● Na Educação a Distância
● Uso em atividades síncronas e assincronias
● Simulações controladas
Projeto ANATOMINA NO METAVERSO SL
Coordenação Geral: Drª Eliane Schlemmer/ UNISINOS
Equipe didático-pedagógica
Nome Titulação IESC
Ana M argô M antovani Me. Educação/UFRGS LA SALLE
Artieres Estevão Romeiro Me. Educação/UNICAMPP CEUCLAR
Daniel Lopes Dr. Informática na Educação/ UFRGS UNISINOS
Christiano Otero Avila Me. Ciência da Computação/ UCPEL UCPEL
Patrícia Kayser Mangan Drª. Engenharia de Sistemas e Computação/UFRJ LA SALLE
Renata Aquino Ribeiro Me. Artes – Hipermídia/ University of Westminster PUC SP
Equipe Docente
Edson Verri Me. Biologia e Patologia Buco-dental/ UNICAMP CEUCLAR
Marcello da Silva Rodrigues Me. Ciências Veterinárias/UFRGS LA SALLE
Wladimir Riberio Duarte Me. Epidemologia/UFPEL UCPEL/UFPEL
Equipe Técnica
Sandro Rigo Dr. Ciência da Computação/UFRGS UNISINOS
Cristina Martins Aluna Computação - Licenciatura LA SALLE
Diogo Bianchini Aluno Ciência da Computação LA SALLE
Giselle Massaro Aluna Computação - Licenciatura LA SALLE
Helena Cristina M artelete Soares Aluna Jogos Digitais/GP e-du) UNISINOS
Luciano Edson Mertins Mestrando em Ciência da Computação (UCPEL) UCPEL
Ganho
● Concentração de informação digital com significado
● Registro de Acontecimentos, Recomendações, Esclarecimentos
18
● Agente/tutor pessoal

19. 4
● Modelo
● Ontologias nível superior
● Plataforma ORPlat
● Modelar o Mundo?
● Integrar o código ao MV3D Open Wonderland?
19

20. 4
● Modelo
● Ontologias nível superior
● Plataforma ORPlat
● OWL 2
● Ontologias de Nível Superior
● Ambiente
● Coisa
● Ator
● Ação
20

21. 4
● Modelo
● Ontologias nível superior
● Plataforma ORPlat
● Modelo
● Implementação
● Tecnologias
● Não causar impacto ao MV3D
● Permitir expansão
● Regras e Ontologias
● Permitir evolução
● Tecnologias e abordagens
21

22. 4
● Modelo
● Ontologias nível superior
● Plataforma ORPlat
● Modelo
● Implementação
● Tecnologias
Comunicação Externa
Inferência
4 grandes áreas
Ator
Ambiente
Coisa
Ação
Armazenamento eficiente
22

23. 4
● Modelo
● Ontologias nível superior
● Plataforma ORPlat
● Modelo
● Implementação
● Tecnologias
● Implementado com
● Tecnologia JEE 6.0
● EJB 3.1
● WebService RESTful
● JPA
● OWLAPI
● HermiT
● Pellet
● SGBD relacional
● Escalabilidade
● Confiança
● Flexibilidade
23

24. 5 ● Ontologia
● Experimento ● Definição e Instância
● Estrutura
● Arquitetura e Preparação
● Execução
24

25. 5 ● Ontologia
● Experimento ● Definição e Instância
● Estrutura
● Arquitetura e Preparação
● Execução
● A ontologia recebe informações do tipo:
● Id e Nome do Indivíduo
● Se é Homem ou Mulher
● Qual instância é o seu Pai
● Qual instância é a sua Mãe
● Quem é o seu Conjugue
25

26. 5
● Experimento ● Ontologia
● Definição e Instância
● Estrutura
● Arquitetura e Preparação
● Execução
26

27. 5
● Experimento ● Ontologia
● Definição e Instância
● Estrutura
● Arquitetura e Preparação
● Execução
Sempre que um avatar sobe em uma plataforma, o Open Wonderland
entra em contato com o ORPlat para descobrir as ligações familiares
existentes entre os avatares presentes na plataforma e o dono da mesma
Este processo de consulta ocorre em uma thread de execução separada
para evitar a sensação de travamento por parte do cliente.
Vídeo demonstração
27

28. 6
●
Considerações
● Conclusões
● Contribuições
● Trabalhos Futuros
Garantir semântica aos Mundos Virtuais 3D e apresentar um modelo para
extrair novos conhecimentos através da inferência sobre a base de
conhecimento construída.
● Especificamente:
● Definir e dominar as tecnologias capazes de representar a Base de Conhecimento
● Definir e dominar as tecnologias capazes de inferir sobre a Base de Conhecimento
● Construir uma plataforma que garanta a semântica entre MV3D e o Mundo Real
● Modular, expansível e evolutiva
● Desenvolver um protótipo que comprove o que esta sendo proposto
28

29. 6
●
Considerações
● Conclusões
● Contribuições
● Trabalhos Futuros
Semântica nos Mundos Virtuais
● Estrutura para ontologias
Plataforma ORPlat
● Preparada para experimentos
semânticos com qualquer tipo de
sistema computacional
Propagar o uso dos MV3D
como ferramenta útil e
inovadora nas mais diversas ciências
29

30. 6
●
Considerações
● Conclusões Inteligência Artificial
● Contribuições Modelar ontologias mais complexas
● Trabalhos Futuros Experimentar, comparar e observar resultados
Averiguar outras combinações de raciocinadores
Abordagem entre Hibrido X Homogênea
ORPlat
Integrar o Second Life
Utilizar com outros sistemas computacionais
Avaliar o comportamento com uma Base de Conhecimento extensa
Avaliar a eficiência do armazenamento e manipulação de ontologias
Aplica-lo em casos reais
Uso com outras subáreas da computação
Descoberta de conhecimento, Aprendizado de Máquina
Mundos Virtuais 3D – Open Wonderland
Expandir seu uso como ferramenta para outras ciências
Simulações, colaboração, integração, marketing
Sensoriamento do Mundo Real
Evolução das interfaces
30

31. Extensão Virtual do Mundo Real:
Integração Semântica e Inferência
Luciano Edson Mertins
Orientador Professor Doutor Luiz Antônio Moro Palazzo
Requisito parcial para a obtenção do grau de Mestre em Ciência da Computação
PPGINF – Centro Politécnico - UCPel
Pelotas março de 2011
31