documento - Escuela de Perfeccionamiento en Investigación

 XXVIII ENDIO, XXVI EPIO y RED-M VIII
DISEÑO DE ONTOLOGÍA PARA SISTEMAS DE GESTIÓN DEL
CONOCIMIENTOAPLICADO A UNA RED DE ONGs DE AYUDA
SOCIAL
PROYECTO KOINONÍA
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DOS REIS, MARIA R. - MINVIELLE, MARTINA - GARRIDO, JACQUELINA -XODO, DANIEL - BUENO, MOISES
Facultad de Ciencias Exactas-Grupo de Investigación en Informática de Gestión del Instituto de Investigación
en Tecnología Informática Avanzada (INTIA)- UNCPBA
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Palabras Clave: Ontología – Dominio –Gestión del Conocimiento - ONG – Ayuda Social
RESUMEN EXTENDIDO
El presente trabajo surge a partir de una serie de investigaciones y
herramientas que se vienen realizando con el objeto de gestionar el
conocimiento de los datos utilizados por un conjunto de organizaciones no
gubernamentales (ONGs) de ayuda social (e.g. Benito et al., 2012; Bueno et
al., 2011; Dos Reis et al., 2014; Xodo et al., 2012).
En este resumen se presentan los avances obtenidos en el desarrollo de
una ontología de dominio,a partir de los datos utilizados por Cáritas San
Cayetano de Tandil en su accionar en red junto a otras sedes de Cáritas y
organizaciones de la comunidad, brindando servicios de ayuda social.
El objetivo subyacente es encontrar una forma óptima de compartir la
informaciónentre las organizaciones miembros de la red, en el desarrollo de un
SIBO (Sistema de Información basado en Ontologías), buscandoestandarizar
conceptos en los dominios referentes. En el contexto mencionado, la
identificación de significaciones similares permite analizar y tomar decisiones
en base a información “sensible” de la población objetivo (los beneficiarios) con
cierto grado de similitud de criterio.
La comprensión de la naturaleza de diferentes relaciones semánticas
ayuda a crear representaciones del conocimiento más precisas pudiendo
usarlas apropiadamente en la recuperación de la información (Weller, 2010).
El trabajo se enfocó principalmente en la identificacióndel segmento de
dominio, y en el modelado y diseño de la ontología de forma tal que pueda ser
utilizada para generar y personalizar un sistema de gestión del conocimiento.
Este sistema analiza las problemáticas de las familias que se asisten en
función de sus necesidades básicas insatisfechas (NBI).
El grupo de trabajo se basó en un modelo de encuesta de recolección de
datos utilizado en Cáritas, el cual constituye un modelo estándar que puede
usarse también en otras ONGs con el objeto de relevar información de las
familias que asiste cada institución.
Se utilizaron las herramientas Protégé 4.3.0 y Protégé 3.4.2 para
modelar formalmentelas clases, subclases y relaciones que hacen a la
definición ontológica del dominio.
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Docente e Investigadora de la Facultad de Ciencias Exactas y Facultad de Ciencias Económicas - UNCPBA Alumnas de la Carrera Ingeniería de Sistemas - Facultad de Ciencias Exactas – UNCPBA.
3Docente e Investigador de la Facultad de Ciencias Exactas - UNCPBA RE-273
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1. OBJETIVOS
• Seleccionar el segmento del dominio apropiado para elaborar un SIBO
(Sistema de Información Basado en Ontologías).
• Describir cuestiones informales de la ontología a desarrollar. Identificar
los propósitos, ámbito de aplicación y grado de formalización requerido.
• Desarrollo inicial de la ontología mediante la utilización de modelos tipo
PROTEGE 4.3.0. Descripción de clases, subclases y relaciones.
2. ONTOLOGIAS OWL (Web Ontology Language)
Las ontologías son usadas para capturar el conocimiento acerca del
dominio de interés. Una ontología describe los conceptos en el dominio y
también las relaciones que existen entre estos conceptos.
Uno de los últimos estándares en lenguaje de ontologías es OWL. Es un
conjunto de operadores, basado en un modelo de lógica que permite que los
conceptos complejos puedan ser construidos en definiciones basadas en
conceptos simples.
El modelo lógico permite el uso de un Reasoner que puede chequear
que todas las definiciones en la ontología son mutuamente consistentes y
también pueden reconocer qué conceptos encajan bajo qué definiciones. El
Reasoner puede ayudar a montar la jerarquía correctamente.
Las ontologías OWL tienen los mismos componentes que la herramienta
Protégé permite modelar. Sin embargo, la terminología usada para describir
estos componentes es distinta. Una ontología OWL consiste en Individuos,
Propiedades, Relaciones y Clases, que se corresponden con Instancias, Data
Property, ObjectProperty y Classesde Protégé(Stanford University, 2014).
3. METODOLOGÍA APLICADA
3.1. Definición de Clases, Relaciones, Propiedades e Individuos
Las clases OWL son interpretadas como conjuntos que contienen
individuos. Ellas son caracterizadas usando descripciones formales (en
términos matemáticos) que muestran los requerimientos para que un miembro
pertenezca a la clase. Los individuos representan objetos en el dominio.
En base a la encuesta, las clases y subclases desarrolladasse pueden
apreciar en la Figura 1 y las relaciones, presentes en la Figura 2, unen a los
individuos del dominio con un rango específico.
OWL permite que el significado de las relaciones sean enriquecidas con
el uso de las propiedades características. Las diferentes características que
una propiedad puede tener son: funcional, inversa funcional, transitiva,
simétrica, anti simétrica, reflexiva e irreflexiva (Weller, 2010). Así por ejemplo
en la relación bien_satisface_necesidad se puede definir una propiedad
asimétrica, debido a que un bien puede satisfacer una necesidad, pero no se
da a la inversa.
Los objetos se describen por medio de un conjunto de características o
atributos llamados propiedades o slots. Estos almacenan diferentes clases de
valores. Las especificaciones, rangos y restricciones sobre estos valores se
denominan facets.
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Figura 1: Clases
Figura 2: Relaciones
En Protégé estas propiedades son vistas como Data Properties ya que
utilizan la idea de relaciones vista anteriormente pero en vez de relacionarse
con otros individuos de la ontología, lo hace con un tipo primitivo. Por ejemplo
las propiedades de la clase salud se pueden visualizar en la siguiente Figura:
Figura 3: Ejemplo de Propiedades de Clase
La definición de propiedades tiene en cuenta las restricciones del
dominio que debía cumplir el tipo primitivo al que hacían referencia. En el
ejemplo “salud_tiene_discapacidad_tipo”, puede tomar sólo un valor definido en
una categoría de la variable nominal como está precisada en la encuesta.
También se verifica que la “relación” sea funcional, es decir, que el individuo
siempre tome esevalor y una única vez.
3.2. Uso de un Reasoner
Para verificar que una ontología es consistente Protégé brinda la
posibilidad de utilizar Reasoners. Los mismos analizan las restricciones tanto
de Data como de Objects para verificar que todas las clases puedan ser
satisfechas
(es
decir,
puedan
contener
individuos).El
uso
de
Reasonersposibilita verificar el avance del desarrollo de la ontología.
4. RESULTADOS
Una vez concluido el proceso de definición ontológica, se trabajó sobre
la importación de los datos ya existentes en las bases de datos. Esta tarea
trajo aparejada la necesidad de utilizar un lenguaje semántico SWRL
(Semantic Web Rule Language) con el fin de crear las reglas y logísticas de la
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ontología que no estaban instanciadas de forma explícita.
El resultado se considera la primera versión de una ontología de
“necesidades” a ser utilizada por el SIBO a ser implementado en primera
instancia en la sede de Cáritas San Cayetano de Tandil.
5. CONCLUSIONES
La ontología desarrollada tiene grado clasificatorio enteramente,
restringiendo las características que deben tener una persona, un bieny una
necesidad para ser considerados como tal por la institución.
La evolución de la misma llevará a un análisis más profundo que
requiera automatizar la carga de datos, obteniendo como resultado las
necesidades que se deben satisfacer de forma urgente por parte de
lasinstituciones y qué proyecto las satisfarán.
El desarrollo del SIBO, teniendo presente una proyección de alcance
global en la operatoria de las organizaciones,facilitaría a futuro la toma de
decisiones y convalidación de la información con independencia de
regionalismos o lenguajes informales.
6. REFERENCIAS
BENITO, D.; PEREYRA, C.; VERZI, C.; DOS REIS, M.; BUENO, M. (2012):
“Conocimiento en Acción: Construcción de una Herramienta de Gestión Web
para dar soporte a una Agrupación de Organizaciones No Gubernamentales de
Carácter Social”. Anales del XXV ENDIO – XXIII EPIO. ISBN 978-987-24267-36. Buenos Aires, Argentina. 30 de mayo al 01 de junio de 2012
BUENO M., DOS REIS M., ILLESCAS G., TRIPODI G., VALLEJOS I.,
MÉNDEZ CASARIEGO I. (2011): “Conocimiento en Acción: Métodos de
Asignación de Alimentos a Grupos Familiares. Proyecto Koinonía.”
ISSN
1853-9777. Revista de la Escuela de Investigación Operativa. Año XIX Nº 32 –
pp. 183-205.
DOS REIS, M.; BUENO, M.; XODO, D. (2014): “Conocimiento en Acción:
Asignación de Recursos a Familias carentes mediante la aplicación de un
algoritmo genético. Proyecto Koinonía”. ISSN 1853-9777. ISSN 0329-7322.
Revista de la Escuela de Investigación Operativa. Año XXII Nº 35 – pp. 107127 - Mayo 2014.
STANFORD UNIVERSITY - CENTER FOR BIOMEDICAL INFORMATICS
RESEARCH (2014): WebProtégé User Guide. Últimaconsulta: 13/02/2014
http://protegewiki.stanford.edu/wiki/WebProtegeUsersGuide
WELLER, K. (2010):“Knowledge Representation in the Social Semantic Web”.
De GruyterSaur. Knowledge&Information. 2010.
XODO, D.; BUENO, M.; ILLESCAS, G.; DOS REIS, M. (2012):“Ingeniería del
Conocimiento en la Ayuda Social”.Memorias del XIVWhorkshop de
Investigadores en Ciencias de la Computación. WICC 2012. Posadas,
Misiones, Argentina, 26 y 27 de abril de 2012.
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