FEB – Federação de Repositórios
Educa Brasil
UFRGS/UNISINOS
Equipe proponente
•
•
•
•
Rosa Maria Vicari (IA, OA)
Liane Tarouco (OA, Redes)
Raymundo Ferreira Filho (OA, Redes, TVDigital)
João Carlos Gluz (IA, Redes, TVDigital)
• Bolsistas:
– João Mossmann (Redes)
– Cassio Andrade (Redes)
– Carla Fillmann (IA)
Área de Pesquisa
Descoberta e acesso a conteúdo distribuído e
heterogêneo na Web.
P&D Desafios
• Definir um modelo para federação de repositórios que
encaminhe uma solução eficiente para o reuso de objetos de
aprendizagem a partir de um único ponto de busca,
contemplando as plataformas Web, Wap e dispositivos
móveis.
• Avaliar a possibilidade de interatividade, com plataformas de
TV Digital visto que, atualmente, no padrão brasileiro, não se
tem a possibilidade de interatividade via upload de
informações.
• Implementar uma federação de repositórios com a finalidade
de auxiliar na descoberta e acesso a conteúdos de
aprendizagem (único ponto de acesso com armazenamento
dos metadados dos repositórios da federação)
Objetivos
Objetivo => criar uma infra-estrutura para
federação de repositórios de conteúdo digital.
– Propor um modelo para federação de repositórios
de objetos de aprendizagem (planejamento e
documentação) e
– Desenvolver uma infra-estrutura operacional
(protótipo) que inclua múltiplas implementações
de repositórios e a federação desses repositórios.
Problema
• Com o aumento da produção de objetos de
aprendizagem em inúmeras instituições, no
Brasil e no mundo, percebeu-se que estes
conteúdos não seriam de grande utilidade
para os possíveis usuários, a menos que
pudesse ser descoberto, localizado e
recuperado de forma eficiente e globalizada.
Problema
• As federações podem variar em normas específicas
de metadados, políticas de acesso, princípios
organizacionais, implementação, etc.
• Para aplicações educacionais, estas variações
técnicas devem ser imperceptíveis aos seus usuários.
• Lacuna =>não existe, atualmente, uma infraestrutura global de apoio à busca e recuperação de
conteúdos de aprendizagem. Esta lacuna abre uma
vertente de pesquisa e de contribuição para a área
com relevância internacional.
Metodologia
• Partindo-se da tecnologia existente, o modelo
e o protótipo serão definidos em termos da
diversidade de formas de implementação de
repositórios e das necessidades dos usuários
(busca e uso dos objetos de aprendizagem).
Metodologia
• O modelo de federação de repositórios será
norteado por um padrão de referência
uma coleção de especificações de interoperabilidade
detalhando as características e comportamento da
federação.
• A intenção é permitir que usuários implementem a
sua federação, com a definição de suas tecnologias,
políticas e regras e possam adaptar o modelo
proposto, as suas necessidades, sem perder a
interoperabilidade.
Metodologia - requisitos
• Requisitos relevantes para a interoperabilidade entre
os padrões:
=>Adaptabilidade:
possibilitar que a mesma descrição de um recurso
seja utilizada de forma interoperável, adaptando-se
às características de cada plataforma (WEB,Móveis e
TV-Digital).
Compatibilidade com os padrões existentes:
O padrão deve buscar manter a compatibilidade com
o que existe no mundo ou permitir uma adaptação
automática.
Metodologia (etapas)
• As principais etapas deste processo metodológico são:
• Estudo dos padrões existentes atualmente (SCORM, Dublin
Core, LOM) para o estabelecimento de repositórios de OA.
• Estudo detalhado a respeito dos padrões, protocolos e
tecnologias dos repositórios definidos nesse projeto;
• Estudo de padrões, protocolos e tecnologia para
implementação de federações de repositórios e interface de
busca (o grupo optou por seguir dois caminhos em paralelo):
Alternativa 1: Federação baseada no
protocolo LDAP
• LDAP – Light Directory Access Protocol
• Software: Open LDAP
• Mecanismo de encaminhamento de consultas
intrínseco
Alternativa LDAP: premissas
• Implementação de midleware baseado no protocolo
LDAP
• Mapeamento entre conjuntos de metadados usados
nos inicialmente considerados (existentes e em
regime de produção)
– Dublin Core extendido
• LUME (UFRGS)
• BIOE (MEC)
– LOM (Learning Object Metadata)
• CESTA (UFRGS)
– SCORM – facilitar portabilidade futura para AVAs
Estágio atual da solução LDAP
• Análise e consolidação dos metadados
• O servidor OpenLDAP foi instalado, testado e
configurado
• Interoperação entre os servidores LDAP
• Colheita de metadados nos repositórios
existentes
– Repositórios LUME e BIOE Utilizam software
DSPACE que oferece acesso via protocolo OAI-PMH
(Open Archives Initiative Protocol of Metadata Harvesting)
Encadeamento de consultas
• Um servidor encaminha
uma consulta para outro
servidor que poderá
completar a consulta e
depois de receber as
respostas entrega ao
cliente
LDAP
server
LDAP
server
Interface OAI
Interface OAI
Em fase de definição
e testes
LUME
Negociações
Iniciadas
BIOE
Protocolo
OAI
LDAP
server
Protocolo
OAI
CESTA
Protocolo
LDAP
Repositório
existente
LDAP
server
Interface
genérico
Engeo
Alternativa – LDAP - etapas
v•
Definição de software (livre) para desenvolvimento do
modelo de federação (SO free BSD e open LDAP e
Apache com extensão LDAP)
Protocolo OAI para repositórios que são compatíveis
com OAI-PMH e as demais interfaces programadas em
Java);
• Testes com as várias propostas existentes;
• Implementação de um protótipo integrando acesso aos
repositórios CESTA, LUME e BIOE (teste de conceito);
Investigação preliminar
• Coleta de metadados sob demanda
– Potenciais problemas de performance fora do
alcance da federação
– Limitação no protocolo OAI – consultas prédefinidas
• Colheita de metadados periódica
– Performance do sistema controlável (recursos dos
servidores da federação podem ser ampliados)
– Redundância
Arquitetura do protótipo da federação de
repositórios
Elementos da Arquitetura do
Midleware LDAP
• Conjunto de servidores LDAP
– Um servidor LDAP no topo da hierarquia envia as
requisições (em paralelo) aos demais servidores LDAP da
federação.
• Cada um dos servidores LDAP, contem uma interface
para uma ou mais Bases de Dados Locais.
• Na Base de Dados Local são coletados (off-line) as
informações dos repositórios de objetos de
aprendizagem: CESTA, LUME, BIOE (metadados)
Modelo lógico do midleware LDAP
• Junção de árvores de diretórios isoladas em
um única árvore.
• O Servidor LDAP no topo da hierarquia age
como um intermediário (proxy)
• As requisições são redirecionadas a múltiplos
servidores remotos.
• Midleware consolida respostas recebidas
apresentando ao usuário
Modelo da Federação
Mapeamento LOM & Dublin Core
Protótipo da Federação de repositórios
operando sobre LDAP
RIVED
Interface do protótipo do midleware
implementado
Metodologia alternativa LDAP
(etapas por realizar)
• Teste da federação acessando repositórios em
servidores dispersos geograficamente, com
características de rede variadas e com configurações
heterogêneas de hardware e software e da interface
de busca (acessada via Wap e Web)
• Organização processo de colheita periódica de
metadados
• Interface para repositórios que não utilizem o
protocolo OAI-PMH (ENGEO e OBAA)
• Análise dos resultados obtido e documentação.
• Mecanismo de gerência da federação
Metodologia 2 -Visão Geral
• Agentes e Ontologias oferecem as tecnologias chave para implementar o
Serviço de Catálogo de Objetos de Aprendizagem (OAs)
• Ontologias especificam as propriedades do domínio, mas não oferecem ou
implementam os elementos ativos de um sistema
• Agentes de software são os elementos computacionalmente ativos e precisam
das ontologias para a comunicação
Criam aplicações
concretas através de
sistemas multiagente
Agentes
Ontologias
Viabilizam a
comunicação
entre os agentes
Metodologia 2 - Premissas Específicas
• Catálogo de informações sobre OAs implementado sobre o
serviço de diretórios definidos pelos padrões FIPA (Serviço DF)
• O Serviço DF da FIPA opera em modo federado permitindo a
criação de redes de diretórios, com busca automática em toda
a rede
• Criação de ontologias OWL para especificar as características
dos metadados dos OAs
• Especificação, acesso e inferência sobre ontologias através da
ferramenta Protege-OWL e do framework JENA
Metodologia 2 Premissas Específicas
• Implementação dos agentes sobre a plataforma JADE
compatível com os padrões FIPA
• Possibilidade de interoperação com outros serviços de
diretórios como LDAP através de agente gateway
• Interface dos agentes com usuários através de páginas Web
• Interface dos agentes com outros agentes através de
protocolos de interação FIPA
• Persistência do catálogo implementada através de servidor
SQL e interface JDBC
Metodologia2 - implementação
• Especificação de ontologias OWL para
metadados nos formatos:
– IEEE LOM
– Dublin Core
– OBAA
• Implementação de agentes para as seguintes
funcionalidades:
– Coleta de informações sobre OAs armazenados em
repositórios externos e cadastro destas informações
no serviço DF da FIPA
– Pesquisa por OAs baseada nos metadados
cadastrados no serviço DF
– Interoperação com outros serviços de diretórios
(como LDAP).
Agentes MILOS
Librarian
Finder
Inter-Librarian
Federação de Diretórios
CESTA
Milos
Milos
Milos
Librarian
Finder
Inter-Librarian
Agent
Agent
Agent
RIVED
Milos
Milos
Milos
Librarian
Finder
Inter-Librarian
Agent
Agent
Agent
Middleware FIPA/JADE
Middleware FIPA/JADE
HTTP-MTP
Diretório
Local
HTTP-MTP
Diretório
Local
DF Agent
DF Agent
Internet
Federação
de DFs
Diretório
Local
DF Agent
HTTP-MTP
Middleware FIPA/JADE
LUME
Milos
Milos
Milos
Librarian
Finder
Inter-Librarian
Agent
Agent
Agent
Coleta de Informações de OAs
Milos
OAI-PMH
Librarian
Repositório
de OAs
Repositório
de OAs
Agent
OAI-PMH
Middleware FIPA/JADE
Interface
Web/JSP
Diretório
Local
DF Agent
Z39.50
Biblioteca
Digital
Cadastro
manual
Busca no Catálogo
Milos
FIPA-Query
Protocol
Outros
Agentes
Finder
...
Agent
Interface
Web/JSP
Middleware FIPA/JADE
Diretório
Local
DF Agent
Consulta
manual
Interoperação com outros Serviços de
Diretórios/Catálogos
LDAP
Milos
Librarian
Agent
Servidor
OpenLDAP
Milos
Inter-Librarian
Agent
LDAP
Middleware FIPA/JADE
Servidor
ApacheDS
Diretório
Local
DF Agent
Persistência do Catálogo
Middleware FIPA/JADE
JDBC
Base de Dados
do Diretório Local
Servidor SQL
DF Agent
Interface Web/JSP para Agentes
Milos
Librarian
Agent
Milos
Inter-Librarian
Agent
Milos
Finder
Agent
F
I
P
A
/
J
A
D
E
Página
JSP
Página
JSP
Facilidades
de Interface
Web/JSP
Página
JSP
...
Página
JSP
Servidor Apache/Tomcat
Desafios e Questões
• DF da FIPA apenas registra serviços prestados por
agents, porém OAs (ou índices/referênas a OAs)
não são serviços, mas recursos computacionais
• DF da FIPA não permite inclusões/ exclusões
incrementais de registros
Solução:
Implementar extensão
compatível do serviço DF
da FIPA – o Serviço DF2
com suporte a recursos e
atualização incremental

Implementação dos protocolos OAI-PMH e Z39.50 é complexa:
 Ficar restrito apenas a OAI-PMH (estado da arte)?

Semântica de busca do agente Finder restrita a ontologias de
metadados:
 Necessidade de ontologias sobre domínios de aprendizagem?
 Um agente de busca mais sofisticado?

Interoperação com diretórios LDAP ou substituição do serviço DF
da FIPA?
Resultados X recursos
• Uma única interface de busca que procure por
objetos de aprendizagem em todos os repositórios
registrados na federação, independente da forma de
implementação de cada repositório.
– Esta interface de busca estará disponível na Web, e para
dispositivos móveis.
– Para TV Digital (diferentes versões de Set-top Box),
verificou-se que não é possível ter interatividade no
sentido de upload.
Resultados
• Especificar um padrão de referência que descreva como construir
repositórios interoperáveis através da criação de uma infraestrutura de federações de repositórios (protótipo como prova de
conceito) Necessidade vinculada ao projeto OBAA/FINEP.
• Como consequência da forma de operação da federação, será
possível a busca de objetos educacionais de:
• acesso irestrito e de
• acesso restrito (acesso mediante registro do usuário ou pagamento de
taxas).
• Este projeto pretende, ainda, definir um modelo e um conjunto de
normas para congregar federações.