O documento discute como mapas conceituais podem preencher a lacuna semântica entre as necessidades dos usuários e a implementação de software. A abordagem proposta utiliza mapas conceituais e web semântica para gerar dados combinados com semântica, reduzindo assim a lacuna semântica no desenvolvimento de sistemas. Uma nova métrica de entropia é introduzida para avaliar diferenças semânticas em mapas conceituais.

1. Mapas conceituais podem
preencher a lacuna semântica
entre as necessidades do usuário
e a implementação do software
José Francisco Neto
Graduando em Sistemas de Informação
X CICLO DE SEMINÁRIOS | 2017

2. Técnicas de Engenharia
Baseadas em Computador
• Algoritmos
• Análise e simulação
• Modelagem
• Automação
• Novos ambientes computacionais
• IA e sistemas baseados em conhecimento
• IHC inteligentes

3. 0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
1,8
2
2011 2012 2013 2014 2015
Fonte: Journal Citation Reports®
Fator de Impacto (2015)
últimos 2 anos
2015
1,673

4. 0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
1,8
2
2011 2012 2013 2014 2015
Fonte: Journal Citation Reports®
Fator de Impacto (2015)
últimos 5 anos
2015
1,765

5. 0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
1,8
2
2011 2012 2013 2014 2015
Fonte: Journal Citation Reports®
Fator de Impacto (2015)
últimos 5 anos
2015
1,765
Ranking em Ciência da Computação e
Aplicações Interdisciplinares de 2015:
46/104

6. • Professor Assistente na University of Central
Florida (Orlando – Flórida)
Atuação Profissional
Assuntos de Interesse
• Sistemas de suporte a decisão para área da saúde
• Web semântica
• Sistemas de informação para engenharia de software na
área da saúde
• Inteligência artificial na área da saúde
• Sistemas de aprimoramento na educação
Varadaj “Raj”
Gurupur
Autores

7. • Professor Assistente na Texas A&M University
(Commerce - Texas)
Atuação Profissional
Assuntos de Interesse
• Padrões dinâmicos multivariados de classificação
• Mineração de dados e aprendizado de máquina
• Mapeamento cerebral
Ünal "Zak" Sakoglu
Autores

8. • Texas A&M University (Commerce - Texas)
Atuação Profissional
Assuntos de Interesse
• Possui 4 artigos na base do Web of Science na
área de Inteligência Artificial
G. Pankaj Jain
Autores

9. • Professor Assistente na Texas A&M University
(Commerce - Texas)
Atuação Profissional
Assuntos de Interesse
• Ciência da Computação
• Internet Industrial
• Sistemas Físico-cibernéticos
• Big Data
• Biologia de Sistemas
U. John Tanik
Autores

10. Lacuna Semântica

11. Lacuna Semântica
Informação de
Alto Nível
Informação de
Baixo Nível
LACUNA
SEMÂNTICA
• Atributos
• Nomes
• Tipos
• Implementação de Sistemas
• Descrições
• Classificações
• Ontologias
• Necessidades de Usuários
Percepção HumanaDados

12. Lacuna Semântica

13. Exemplo de Lacuna Semântica
Requisitos do Software Desenvolvimento do Software
Usuário Especialista Analista de Requisitos Desenvolvedor

14. Exemplo de Lacuna Semântica

15. Exemplo de Lacuna Semântica
Requisitos do Software Desenvolvimento do Software
Usuário Especialista Desenvolvedor

16. Objetivos
Informação de
Alto Nível
Informação de
Baixo Nível
Implementação de
Sistemas
Fornecer solução que diminua o problema da lacuna semântica
associada à implementação de sistemas de software.
Necessidades do
Usuário

17. Bases da Solução
Capturar o processo
de diagnóstico
Modelo de
Processos
usando
Capturar a semântica
do processo
Mapas
Conceituais
usando

18. A Solução
Modelagem
de Processo
Mapas
Conceituais
Web
Semântica
Probabilidade
e Entropia

19. A Solução
• TSM (Task System Model)
• Tarefas = {A, B, C, D, E, F}
• Modelo = {(A, B), (A, C), (B, D), (C, E), (D, F), (E, F)}
A
B
C
D
E
F
Modelagem
de Processo

20. A Solução
Mapas
Conceituais

21. A Solução
• RDF (Resource Description Framework)
• Declaração: <sujeito><predicado><objeto>
• OWL (Web Ontology Language)
• RDF + Expressões Lógicas
• Ontologia
• Conjunto de sentenças escritas em OWL que
definem um domínio
Web
Semântica

22. A Solução
Web
Semântica
<rdf:RDF
xmlns="http://localhost/default#"
xmlns:rdf="htto://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#"
xmlns:xsd="http://www/w3.org/2001/XML.Schema#"
xmlns:rdfs="http://www/w3.org/2000/01/rdf-schema#"
xmlns:owl="http://www/w3.org/2002/07/owl#"
xmlns:daml="www.daml.org/2001/03/daml+oil#"
<owl:Class rdf:about="http://localhost/default#Modules">
<has>
<owl:Class rdf:about="http://localhost/default#Knouledge%20Base"/>
</has>
<has>
<owl:Class rdf:about="http://localhost/default#User%20Interaction"/>
</has>
</owl:Class>
<owl:Class rdf:about="http://localhost/default#Owl%20Documents"/>
<for>
<owl:Class rdf:about="http://localhost/default#User%20Interaction"/>
</for>
</owl:Class>
<owl:Class rdf:about="http://localhost/default#User%20Interaction">
<stores rdf:resource="http://localhost/default#Records"/>
<displays rdf:resource="http://localhost/default#Facts"/>
</owl:Class>
</rdf:RDF>

23. A Solução
Web
Semântica
<rdf:RDF
xmlns="http://localhost/default#"
xmlns:rdf="htto://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#"
xmlns:xsd="http://www/w3.org/2001/XML.Schema#"
xmlns:rdfs="http://www/w3.org/2000/01/rdf-schema#"
xmlns:owl="http://www/w3.org/2002/07/owl#"
xmlns:daml="www.daml.org/2001/03/daml+oil#"
<owl:Class rdf:about="http://localhost/default#Modules">
<has>
<owl:Class rdf:about="http://localhost/default#Knouledge%20Base"/>
</has>
<has>
<owl:Class rdf:about="http://localhost/default#User%20Interaction"/>
</has>
</owl:Class>
<owl:Class rdf:about="http://localhost/default#Owl%20Documents"/>
<for>
<owl:Class rdf:about="http://localhost/default#User%20Interaction"/>
</for>
</owl:Class>
<owl:Class rdf:about="http://localhost/default#User%20Interaction">
<stores rdf:resource="http://localhost/default#Records"/>
<displays rdf:resource="http://localhost/default#Facts"/>
</owl:Class>
</rdf:RDF>
Relacionamentos Conceitos

24. A Solução
• DSM (Design Structure Matrix)
• Probabilidade de Conceitos
• Entropia de Conceitos
Probabilidade
e Entropia

25. A Solução
Probabilidade
e Entropia

26. A Solução
Probabilidade
e Entropia
Teoria dos Grafos

27. Gerando Dados Semânticos

28. Gerando Dados Semânticos

29. Gerando Dados Semânticos

30. Gerando Dados Semânticos

31. Gerando Dados Semânticos

32. Gerando Dados Semânticos

33. Desenvolvimento do Sistema
Modelagem
de Processo
Mapas
Conceituais
Web
Semântica
Probabilidade
e Entropia

34. Desenvolvimento do Sistema
A
B
C
D
E
F
+
Modelagem
de Processo
Mapas
Conceituais
Web
Semântica
Probabilidade
e Entropia

35. Desenvolvimento do Sistema
Modelagem
de Processo
Mapas
Conceituais
Web
Semântica
Probabilidade
e Entropia

36. Desenvolvimento do Sistema
Modelagem
de Processo
Mapas
Conceituais
Web
Semântica
Probabilidade
e Entropia
A
B
C
D
E
F

37. Desenvolvimento do Sistema
Modelagem
de Processo
Mapas
Conceituais
Web
Semântica
Probabilidade
e Entropia
A
B
C
D
E
F
RDF

38. Desenvolvimento do Sistema
Modelagem
de Processo
Mapas
Conceituais
Web
Semântica
Probabilidade
e Entropia
A
B
C
D
E
F
RDF

39. Desenvolvimento do Sistema
Modelagem
de Processo
Mapas
Conceituais
Web
Semântica
Probabilidade
e Entropia

40. Desenvolvimento do Sistema
Modelagem
de Processo
Mapas
Conceituais
Web
Semântica
Probabilidade
e Entropia

41. Desenvolvimento do Sistema
Modelagem
de Processo
Mapas
Conceituais
Web
Semântica
Probabilidade
e Entropia
Matriz de Conectividade Probabilidade
Número de Conexões que partem do conceito
𝑝 𝑘
𝐶 𝑘𝑗
𝑛
𝑖=1
𝐶𝑖𝑗
𝑛
𝑗=1
𝑛
𝑖=1

42. Desenvolvimento do Sistema
Modelagem
de Processo
Mapas
Conceituais
Web
Semântica
Probabilidade
e Entropia
Matriz de Conectividade Matriz de Caminho
Número de Conexões que partem do conceito Número de Caminhos que partem do Conceito
Medida Fraca
Mede a Complexidade
e Interatividade

43. Desenvolvimento do Sistema
Modelagem
de Processo
Mapas
Conceituais
Web
Semântica
Probabilidade
e Entropia
Entropia

44. Desenvolvimento do Sistema
Modelagem
de Processo
Mapas
Conceituais
Web
Semântica
Probabilidade
e Entropia

45. Desenvolvimento do Sistema
Modelagem
de Processo
Mapas
Conceituais
Web
Semântica
Probabilidade
e Entropia

46. Desenvolvimento do Sistema
Modelagem
de Processo
Mapas
Conceituais
Web
Semântica
Probabilidade
e Entropia
6,3%
Variação Normalizada

47. Desenvolvimento do Sistema
Modelagem
de Processo
Mapas
Conceituais
Web
Semântica
Probabilidade
e Entropia
5,7%
Variação Normalizada

48. Desenvolvimento do Sistema
Modelagem
de Processo
Mapas
Conceituais
Web
Semântica
Probabilidade
e Entropia
A Entropia é menor
para mapas
hierárquicos.

49. Discussão
Modelagem
de Processo
Mapas
Conceituais
Web
Semântica
Probabilidade
e Entropia

50. Discussão
Modelagem
de Processo
Mapas
Conceituais
Web
Semântica
Probabilidade
e Entropia
• A abordagem produz Dados combinados com Semântica

51. Discussão
Modelagem
de Processo
Mapas
Conceituais
Web
Semântica
Probabilidade
e Entropia
• A abordagem produz Dados combinados com Semântica
• A abordagem permite ao especialista representar a semântica das
terminologias do domínio

52. Discussão
Modelagem
de Processo
Mapas
Conceituais
Web
Semântica
Probabilidade
e Entropia
• A abordagem produz Dados combinados com Semântica
• A abordagem permite ao especialista representar a semântica das
terminologias do domínio
• A abordagem reduz a necessidade de conhecimento específico por
parte do usuário

53. Discussão
Modelagem
de Processo
Mapas
Conceituais
Web
Semântica
Probabilidade
e Entropia
• A abordagem produz Dados combinados com Semântica
• A abordagem permite ao especialista representar a semântica das
terminologias do domínio
• A abordagem reduz a necessidade de conhecimento específico por
parte do usuário
• As diferenças entre as entropias dos mapas representam as
diferenças semânticas de suas redes proposicionais.

54. Conclusões
• A manutenção da semântica junto com os dados reduz a lacuna
semântica no processo de desenvolvimento de sistemas.

55. Conclusões
• A manutenção da semântica junto com os dados reduz a lacuna
semântica no processo de desenvolvimento de sistemas.
• Foi introduzida uma nova forma de determinar a entropia de mapas
conceituais.

56. Conclusões
• A manutenção da semântica junto com os dados reduz a lacuna
semântica no processo de desenvolvimento de sistemas.
• Foi introduzida uma nova forma de determinar a entropia de mapas
conceituais.
• O uso de caminhos ao invés de conexões no cálculo da entropia de
grafos é mais eficaz.

57. Conclusões
• A manutenção da semântica junto com os dados reduz a lacuna
semântica no processo de desenvolvimento de sistemas.
• Foi introduzida uma nova forma de determinar a entropia de mapas
conceituais.
• O uso de caminhos ao invés de conexões no cálculo da entropia de
grafos é mais eficaz.
• Mapas conceituais, conjuntamente com web semântica, pode
desempenhar um papel importante no desenvolvimento de sistemas.

58. Conclusões
• A manutenção da semântica junto com os dados reduz a lacuna
semântica no processo de desenvolvimento de sistemas.
• Foi introduzida uma nova forma de determinar a entropia de mapas
conceituais.
• O uso de caminhos ao invés de conexões no cálculo da entropia de
grafos é mais eficaz.
• Mapas conceituais, conjuntamente com web semântica, pode
desempenhar um papel importante no desenvolvimento de sistemas.
• Estudos futuros podem aplicar essa nova métrica em diferentes
mapas conceituais para avaliar lacunas semânticas.