PROTÉGÉ 5.6.4 FERRAMENTA PARA CRIAÇÃO DE ONTOLOGIA EM WEB ONTOLOGY LANGUAGE (OWL)

Engenharias, Volume 29 – Edição 141/DEZ 2024 / 27/12/2024

REGISTRO DOI: 10.69849/revistaft/ar10202412240029

Prof. Msc. Henderson Matsuura Sanches¹;
Profa Dra Marilia Miranda Forte Gomes².

Resumo: O Protégé é uma ferramenta desenvolvido pelo centro de pesquisa de informática biomédica da Universidade de Stanford sendo opensource multiplataforma podendo ser instalado no Windows, MacOSX e GNU\Linux para a construção da ontologia. O Protégé 5.6.4 foi lançado em 18 de abril de 2024 sendo a versão mais recente do editor de ontologia a sua representação Web Ontology Language (OWL). Este artigo oferece uma análise profunda das melhorias implementadas no Protégé 5.6.4 em relação à versão 5.6.3. Através de uma comparação detalhada, incluindo a atualização do OWLAPI, a seleção de serviços de explicação e a correção do diálogo de preferências. O Protégé 5.6.4 se consolida como uma ferramenta essencial para modelagem de conhecimento, oferecendo estabilidade aprimorada, recursos robustos e casos de uso amplos.

Palavra Chave: Modelagem,OWL, Ontologia, OWLAPI, Protégé.

Abstract: Protégé is a tool developed by the Biomedical Informatics Research Center at Stanford University and is multiplatform open source and can be installed on Windows, MacOSX and GNU\Linux to build the ontology. Protégé 5.6.4 was released on April 18, 2024 with the latest version of the ontology editor being its Web Ontology Language (OWL) representation. This article provides an in-depth analysis of the improvements implemented in Protégé 5.6.4 over version 5.6.3. Through a detailed comparison, including updating OWLAPI, selecting explanation services, and correcting the preferences dialog. Protégé 5.6.4 establishes itself as an essential tool for knowledge modeling, offering improved stability, robust features and broad use cases.

Keywords: Modeling, OWL, Ontology, OWLAPI, Protégé.

1. Introdução

O Protégé 5.6.4 é um software livre de código aberto para a construção de ontologias e sistemas inteligentes. Equipado com recursos abrangentes e uma interface amigável, o Protégé oferece um ambiente propício para o desenvolvimento de ontologias robustas e escaláveis. Sua aplicação se estende a diversos domínios, possibilitando a organização e análise de dados complexos, a modelagem de conhecimento do domínio e a otimização do desenvolvimento de software. A comunidade ativa e o suporte amplo garantem uma experiência de aprendizado e utilização facilitada. O Protégé 5.6.4 se consolida como uma ferramenta essencial para gerenciar ontologias com eficiência e precisão.  O Protégé é uma ferramenta multiplataforma podendo ser instalado no Windows, MacOSX e GNU\Linux para a construção da ontologia e, também, de modelos de domínio e aplicações baseados no conhecimento de ontologias. É um ambiente de desenvolvimento de ontologias para a Web que torna mais fácil criar, carregar, modificar e compartilhar ontologias para visualização e edição colaborativa, sendo desenvolvido pelo centro de pesquisa de informática biomédica da Universidade de Stanford (SANCHES, 2017).

Segundo o site do Protégé a versão 5.6.4 foi lançado em 18 de abril de 2024 sendo a versão mais recente do editor de ontologia. Esta versão pontual se concentra em aprimorar a estabilidade e funcionalidade do software, trazendo benefícios para usuários de diversos setores (PROTÉGÉ, 2024). Desde a versão 4.0, possui a interoperabilidade, que nas versões anteriores não possuía, tendo a necessidade de refazer a ontologia criada, a qual utiliza inicialmente apenas os recursos padrão do aplicativo e a sua representação Web Ontology Language (OWL), utilizada somente como um editor de ontologia, possuindo uma comunidade forte onde é possível retirar dúvidas e fazer perguntas no Twitter e no Facebook. No site Stack Overflow é possível realizar pesquisas e questionamentos sobre OWL e sobre o Protégé (SANCHES & DUTRA, 2022).

Este artigo oferece uma análise profunda das melhorias implementadas no Protégé 5.6.4 em relação à versão 5.6.3. Através de uma comparação detalhada e abrangente, o artigo visa auxiliar usuários experientes na escolha da versão mais adequada às suas necessidades, considerando aspectos como compatibilidade com OWL 2, flexibilidade na análise de inconsistências, estabilidade geral e outros aprimoramentos e descrever as principais funcionalidades do Protégé 5.6.4, incluindo a atualização do OWLAPI, a seleção de serviços de explicação e a correção do diálogo de preferências.

2. Desenvolvimento

2.1 Protégé

O Protégé 5.6.4 é um editor de ontologia livre e de código aberto para a construção de sistemas inteligentes que teve correções de bugs, e melhoria na estabilidade do software, contendo novas implementações de recursos, como se pode ser visto abaixo:

  • Suporte completo para a linguagem de ontologia da Web OWL 2
  • Conexões diretas na memória com raciocínios de lógica de descrição como HermiT e Pellet
  • Um ambiente de edição de ontologia rico em recursos com uma interface de usuário totalmente personalizável
  • Ferramentas de visualização para navegação interativa de relacionamentos de ontologia
  • Suporte de explicação avançado para rastrear inconsistências

Na Figura 1 observa-se o Protégé 5.6.4 instalado no BigLinux e Na Tabela 1 é observado todos os formatos salvos pelo Protéǵé 5.6.4.

Figura 1: Protéǵé 5.6.4 Instalado no BigLinux.

Tabela 1: Formatos Salvos pelo Protéǵé 5.6.4.

O formato que será utilizado para criaça da ontologia é a OWL/XML Syntax sendo está tendo interoperabilidade com os padrões Health Level Seven (HL7) e com o Digital Imaging and Communications in Medicine (DICOM).

2.1.2 Casos de uso do Protégé 5.6.4:

  • Desenvolvimento de ontologias para modelagem de domínio e conhecimento
  • Criação de aplicativos baseados em conhecimento
  • Integração de dados e conhecimento de diferentes fontes
  • Verificação de consistência de ontologia e raciocínio
  • Ensino e pesquisa em inteligência artificial e engenharia da web semântica

Abaixo pode ser observado alguns recursos mais apropriados e para modelagem do conhecimento.

2.1.3 Aprimoramentos Essenciais:

  • Atualização da Ontology Web API (OWLAPI): A integração com o OWLAPI 4.5.29 garante compatibilidade com as últimas especificações da linguagem de ontologia da web OWL 2.
  • Seleção de Serviços de Explicação: Uma nova configuração permite escolher qual(is) serviço(s) de explicação utilizar, oferecendo mais flexibilidade e personalização na análise de inconsistências.
  • Correção de Diálogo de Preferências: A atualização da caixa de diálogo de preferências após a redefinição garante uma experiência de usuário mais fluida e consistente.

2.1.4 Recursos Robustos para Modelagem de Conhecimento:

O Protégé 5.6.4 mantém os recursos robustos que o tornaram a escolha preferida para modelagem de conhecimento:

  • Suporte OWL 2 Completo: Crie e edite ontologias complexas com total aderência à linguagem OWL 2.
  • Raciocínio Integrado: Conecte-se diretamente com raciocínios de lógica de descrição como HermiT e Pellet para inferir novas informações e verificar a consistência da ontologia.
  • Interface Personalizável: Adapte o ambiente de edição às suas necessidades com uma interface de usuário totalmente personalizável.
  • Visualização Intuitiva: Navegue facilmente pelas relações da ontologia com ferramentas de visualização interativas.
  • Explicações Avançadas: Utilize o suporte de explicação aprimorado para identificar e solucionar inconsistências na ontologia com precisão.

2.1.5 Casos de Uso Amplos:

  • O Protégé 5.6.4 atende às demandas de diversos cenários em inteligência artificial e engenharia da web semântica:
  • Desenvolvimento de Ontologias: Crie modelos de domínio e conhecimento precisos e bem estruturados para diversas áreas.
  • Aplicações Baseadas em Conhecimento: Implemente sistemas inteligentes que raciocinam e tomam decisões com base em conhecimentos formalizados.
  • Integração de Dados e Conhecimento: Combine dados e conhecimentos de diferentes fontes de forma organizada e eficiente.
  • Validação de Ontologias: Verifique a consistência e integridade das ontologias para garantir confiabilidade.
  • Ensino e Pesquisa: Facilite o aprendizado e a pesquisa em inteligência artificial e engenharia da web semântica com ferramentas intuitivas e poderosas.

2.1.6 Estabilidade:

O Protégé 5.6.4 inclui correções de bugs que aprimoram a estabilidade geral do software, minimizando falhas e garantindo uma experiência de uso mais confiável.

Desempenho:

Não há informações oficiais sobre melhorias de desempenho significativas no Protégé 5.6.4 em relação à versão 5.6.3.

2.1.7 Desempenho:

Não há informações oficiais sobre melhorias de desempenho significativas no Protégé 5.6.4 em relação à versão 5.6.3.

2.1.8 Ontology Web API ( OWLAPI)

O OWLAPI (Ontology Web API) versão 4.5.29, lançado em 19 de março de 2024, é a versão mais recente dessa biblioteca Java para criação, manipulação e serialização de ontologias OWL. Essa atualização pontual oferece melhorias e correções de bugs em relação à versão anterior, 4.5.28.

2.1.9 Melhorias na Versão 4.5.29:

  • Melhorias no OWL Data Factory: A API OWL Data Factory foi aprimorada para facilitar a criação e manipulação de dados em ontologias OWL.
  • Suporte Aprimorado para OWL 2: A biblioteca agora oferece suporte mais abrangente para recursos da linguagem OWL 2, incluindo restrições de cardinalidade e anotações.
  • Correções de Bugs Diversos: Diversos bugs que afetavam a estabilidade e o desempenho do OWLAPI foram corrigidos nesta versão.

2.1.10 Detalhes Adicionais:

  • Licença: Apache License 2.0
  • Repositório: [URL inválido removido]
  • Documentação: [URL inválido removido]

2.1.11 Casos de Uso:

O OWLAPI é utilizado por diversos aplicativos e ferramentas para trabalhar com ontologias OWL, incluindo:

  • Editores de ontologia: Protégé, OntoStudio, Web Ontology Editor
  • Ferramentas de raciocínio: Pellet, HermiT, FaCe
  • Sistemas de gerenciamento de conhecimento: Ontopian, KAON, Oracle Knowledge Base
  • Aplicações baseadas em ontologia: Sistemas de recomendação, sistemas de extração de informações, sistemas de tradução automática.

2.1.12 Benefícios do OWLAPI:

  • Padronização: O OWLAPI é a biblioteca Java padrão para trabalhar com ontologias OWL, garantindo interoperabilidade entre diferentes ferramentas e aplicativos.
  • Recursos Completos: A biblioteca oferece uma ampla gama de funcionalidades para criação, manipulação e serialização de ontologias OWL.
  • Comunidade Ativa: O OWLAPI possui uma comunidade de desenvolvedores ativa que contribui para o aprimoramento da biblioteca e oferece suporte aos usuários.

Pode-se concluir que o OWLAPI 4.5.29 é uma ferramenta essencial para desenvolvedores e usuários que trabalham com ontologias OWL. As melhorias e correções de bugs nesta versão garantem uma experiência mais estável e eficiente, enquanto o suporte aprimorado para OWL 2 expande as possibilidades de aplicação da biblioteca.

2.1.13 Web Ontology Language (OWL)

Conforme W3C,2024 a Web Ontology Language (OWL) é uma linguagem da Web Semântica projetada para representar conhecimento rico e complexo sobre coisas, grupos de coisas e relações entre coisas. OWL é uma linguagem baseada em lógica computacional tal que o conhecimento expresso em OWL pode ser explorado por programas de computador, por exemplo, para verificar a consistência desse conhecimento ou para tornar explícito o conhecimento implícito. Os documentos OWL, conhecidos como ontologias, podem ser publicados na World Wide Web e podem referir-se ou ser referenciados a partir de outras ontologias OWL. OWL faz parte da pilha de tecnologia da Web Semânticado W3C, que inclui RDF, RDFS, SPARQL, etc (W3C,2024).

SANCHES, 2024 em seu artigo PROTÉGÉ 5.6.3: ONTOLOGY MANAGEMENT WITH EFFICIENCY AND ACCURACY, faz uma comparação detalhada entre Protégé 5.5.0 e Protégé 5.6.3 o qual pode ser vista abaixo na Tabela 2.

Tabela 2: Comparação Detalhada Entre Protégé 5.5.0 e Protégé 5.6.3 (SANCHES, 2024).

Na Tabela 3 tem-se uma comparação entre o Protégé 5.6.3 e a 5.6.4, no qual resume as principais diferenças entre as versões 5.6.3 e 5.6.4. A escolha da versão ideal depende das necessidades específicas de cada usuário.

Tabela 3: Comparação Detalhada entre Protégé 5.6.3 e 5.6.4.

Recomendação:

  • Protégé 5.6.4: Recomendado para usuários que buscam compatibilidade com as últimas especificações da OWL 2, mais flexibilidade na análise de inconsistências e maior estabilidade geral do software.
  • Protégé 5.6.3: Pode ser suficiente para usuários que não necessitam das funcionalidades específicas da versão 5.6.4.

Na Tabela 4 tem-se o resumo as principais melhorias documentadas do Protégé 5.6.4, sendo possível que existam outras melhorias menores que não foram mencionadas nas notas de lançamento oficiais.

Tabela 4: Principais Melhorias do Protégé 5.6.4.

Interoperabilidade com padrões HL7 e DICOM

O Protégé 5.6.4 não ofereça suporte nativo para interoperabilidade direta com Health Level Seven (HL7) e com o Digital Imaging and Communications in Medicine (DICOM), existem diversas estratégias para alcançar a integração entre essas ferramentas e o Protégé:

HL7 é uma Organização Desenvolvedora de Padrões (SDOs) internacional, voluntária e sem fins lucrativos, que opera na área de Sistemas de Informação em Saúde, tanto para a área clínica, como administrativa.

Digital Imaging and Communications in Medicine (DICOM)ou em português Comunicação de Imagens Digitais em Medicina, representa um conjunto de normas criado para padronizar o formato eletrônico utilizado no armazenamento e na comunicação das imagens. O DICOM é um conjunto de normas criado para garantir a troca e o armazenamento seguro das imagens

Modelos de Conhecimento:

  • Protégé 5.6.4: Web Ontology Language (OWL)
  • HL7: Fast Healthcare Interoperability Resources (HL7v2, FHIR )
  • DICOM: Digital Imaging and Communications in Medicine (DICOM)
  • Formatos Utilizados: OWL, JSON, XML

Na Tabela 5 é observado a Interoperabilidade do Protégé 5.6.4 com HL7 e DICOM.

Tabela 5: Interoperabilidade do Protégé 5.6.4 com HL7 e DICOM.

A integração entre Protégé 5.6.4, HL7 e DICOM oferece um grande potencial para melhorar a interoperabilidade, a qualidade dos dados e o conhecimento na área da saúde. E a Tabela acima oferece uma visão geral simplificada dos formatos de dados utilizados em cada cenário de integração, para mais informações é recomendado consultar a documentação oficial de cada ferramenta e os recursos adicionais mencionados na resposta anterior.

Na Tabela 6 é observado algumas ontologias desenvolvidas no Protégé.

Tabela 6: Ontologia Desenvolvida no Protégé.

3 Conclusão:

O Protégé 5.6.4 se consolida como uma ferramenta essencial para modelagem de conhecimento, oferecendo estabilidade aprimorada, recursos robustos e casos de uso amplos como na interoperabilidade nos padrões HL7 e DICOM utilizando os formatos OWL, JSON, XML. Se você busca uma solução completa para gerenciar e analisar ontologias, o Protégé 5.6.4 é a escolha ideal. Se está utilizando o Protégé 5.6.3 e não necessita das funcionalidades específicas mencionadas acima, a atualização para a versão 5.6.4 pode não ser crucial. No entanto, a atualização é sempre recomendada para garantir a melhor experiência de uso e o acesso às últimas correções de bugs.

4 Referência Bibliográfica:

HL7 – Disponível em <https://hl7.org.br/> acessado em junho de 2024.

DICOM – Disponível em <https://www.dicomstandard.org/> acessado em junho de 2024.

DOCUMENTAÇÃO DO PROTÉGÉ – Disponível em <https://protegewiki.stanford.edu/wiki/ProtegeDesktopUserDocs> Acessado em junho 2024.

GITHUB – Disponível em <https://github.com/protegeproject/protege-distribution/releases/tag/protege-5.6.4> acessado em junho de 2024.

POTÉGÉ – Disponível em <https://protege.stanford.edu/> acessado em junho de 2024.

SANCHES, H. M. PROTÉGÉ 5.6.3: ONTOLOGY MANAGEMENT WITH EFFICIENCY AND ACCURACY na Journal of Engineering Research (ISSN 2764-1317) – Disponível em <https://atenaeditora.com.br/catalogo/artigo-revista/protege-5-6-3-gerenciamento-de-ontologias-com-eficiencia-e-precisao> acessado em julho de 2024.

SANCHES, H. M. ONTO-MAMA-NM: UM MODELO ONTOLÓGICO DE TRATAMENTO DE NEOPLASIA MAMÁRIA. Dissertação de Mestrado em Engenharia Biomédica, Faculdade Gama, Universidade de Brasília, Brasília, 2017.

SANCHES & DUTRA PROTÉGÉ 5.5.0 FERRAMENTA OPENSOURCE PARA CRIAÇÃO DE ONTOLOGIA – Disponível em <https://atenaeditora.com.br/catalogo/post/protege-5-5-0-ferramenta-opensource-para-criacao-de-ontologia> acessado em junho de 2024.

W3C: Web Ontology Language (OWL) – Disponível em <https://www.w3.org/OWL/> acessado em junho de 2024.

¹Prof. MSc. Faculdade do Gama (FGA/UnB).
ORCID: 0000-0003-2354-3393.
E-mail: hendersonmatsuura@yahoo.com.br;
²Profa. Dra. Faculdade do Gama (FGA/UnB).
E-mail: mariliamfg@unb.br.