EGC6014 - Fundamentos de Engenharia do Conhecimento Aula 3 José Leomar Todesco Fernando A. O. Gauthier Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Gestão do Conhecimento Sumário 1. Processo de desenvolvimento de SC para GC 2. Algumas Metodologias da EC CommonKADs SPEDE MOKA Suite PCPACK4 3. Considerações finais FUNDAMENTOS DA ENGENHARIA DO CONHECIMENTO JOSÉ LEOMAR TODESCO e FERNANDO GAUTHIER 2 1. Processo de desenvolvimento de SC p/ GC FUNDAMENTOS DA ENGENHARIA DO CONHECIMENTO JOSÉ LEOMAR TODESCO e FERNANDO GAUTHIER 3 Metodologia de desenvolvimento Piramide metodológica de Schreiber e o triangulo de Partsch FUNDAMENTOS DA ENGENHARIA DO CONHECIMENTO JOSÉ LEOMAR TODESCO e FERNANDO GAUTHIER 4 Processo de EC Concepção Planejamento Implementação do modelo (ferramentas) Documentação Validação Escolha dos diagramas para modelagem Identificação do conhecimento, Conceitualização, Formalização Definição das ferramentas (DW, KDD, KDT, Wiki, Blogs, IA, ...) Desenvolvimento Levantamento dos requisitos de conhecimento Consolidação das demandas e requisitos do conhecimento Modelo do conhecimento Escopo Identificação da equipe Plano e cronograma Contexto de conhecimento Identificação da(s) demanda(s) Priorização da(s) demanda(s) Definição do referencial teórico de GC Testes e refinamento Implantação e Manutenção: Deploy Manutenção Evolução do conhecimento FUNDAMENTOS DA ENGENHARIA DO CONHECIMENTO JOSÉ LEOMAR TODESCO e FERNANDO GAUTHIER 5 Concepção A fase de concepção tem como objetivo identificar as demandas da GC e realizar a devida priorização dessas demandas. Identificação das demandas: analisar o ambiente organizacional, entender a visão, missão e objetivos da organização e levantar para as demandas da GC. Priorização das demandas: Para cada demanda identificada, verificar fatores para a priorização. Utilizar o modelo de organização do CommonKADS com a devida adequação. Criar questionários para cada processo macro da GC (7 demandas) com perguntas específicas para cada fase. FUNDAMENTOS DA ENGENHARIA DO CONHECIMENTO JOSÉ LEOMAR TODESCO e FERNANDO GAUTHIER 6 Concepção – Priorização de demandas ALTO PROJETO B PROJETO A IMPACTO POTENCIAL NO NEGÓCIO PROJETO D PROJETO C BAIXO BAIXA FUNDAMENTOS DA ENGENHARIA DO CONHECIMENTO POSSIBILIDADE DE REALIZAÇÃO ALTA JOSÉ LEOMAR TODESCO e FERNANDO GAUTHIER 7 Planejamento Esta fase é composto por duas atividades que irão nortear as demais fase. Equipe: tanto os usuários (especialistas) quanto a equipe que estará envolvida na construção do SC. Plano e cronograma: Esta atividade compreende a visão macro inicial com o detalhamento das atividades possível que serão realizadas. Deve tentar definir as atividades da fase de Contexto de Conhecimento bem como as pessões envolvidas e os prazos para a execução. FUNDAMENTOS DA ENGENHARIA DO CONHECIMENTO JOSÉ LEOMAR TODESCO e FERNANDO GAUTHIER 8 Papéis e artefatos no processo de desenvolvimento Fonte: [8] KNUBLAUCH (2002) FUNDAMENTOS DA ENGENHARIA DO CONHECIMENTO JOSÉ LEOMAR TODESCO e FERNANDO GAUTHIER 9 Contexto de conhecimento Tem como objetivo estabelecer o referencial teórico a ser adotado para a demanda, aplicar a engenharia de requisitos e realizar a consolidação dos mesmos. Escolha do referencial teórico: essa escolha leva a revisão do planejamento e cronograma. Levantamento dos requisitos de conhecimento: o levantamento deve responder as perguntas: O que? Está relacionada a aprofundar o entendimento da demanda, identificando pessoas, fontes de informação, processos e necessidades para o macro-processo (demanda) priorizada. Como? É a transição do problema para a solução. Consolidação das demandas e requisitos do conhecimento: essa consolidação deve ser feita de maneira a gerar um documento e possibilitar o seu uso na fase seguinte através de diagramas. Além disso, a consolidação deve apoiar a revisão do plano. FUNDAMENTOS DA ENGENHARIA DO CONHECIMENTO JOSÉ LEOMAR TODESCO e FERNANDO GAUTHIER 10 Modelo do conhecimento Nessa fase será estabelecido o modelo do conhecimento, que envolve o uso de diagramas e esquemas para possibilitar a documentação; identificar, conceitualizar e formalizar o conhecimento; e definir a arquitetura de conhecimento proposta. Escolha dos diagramas para modelagem: utilizar os diagramas da UML (casos de uso, atividades, ...) e outros para facilitar a representação. Identificação do conhecimento, conceitualização e formalização: identificar o uso intensivo do conhecimento na demanda, organizá-lo, estabelecer conceitos e formalizá-lo é o objetivo desta atividade. Definição da arquitetura de conhecimento: envolve a identificação de técnicas e ferramentas disponíveis (DW, KDD, KDT, Wiki, Blogs, IA, ...) para estabelecer uma visão da arquitetura que está sendo proposta. Deve ser mostrado o fluxo do conhecimento, o uso das técnicas e ferramentas e os atores (agentes) envolvidos. FUNDAMENTOS DA ENGENHARIA DO CONHECIMENTO JOSÉ LEOMAR TODESCO e FERNANDO GAUTHIER 11 Desenvolvimento Essa fase envolve a implementação do modelo (solução) para atender a demanda identificada e realizar a devida documentação para manutenção futura. Implementação do modelo (ferramentas) Documentação FUNDAMENTOS DA ENGENHARIA DO CONHECIMENTO JOSÉ LEOMAR TODESCO e FERNANDO GAUTHIER 12 Requisitos para metodologias de desenvolvimento Fonte: [8] KNUBLAUCH (2002) FUNDAMENTOS DA ENGENHARIA DO CONHECIMENTO JOSÉ LEOMAR TODESCO e FERNANDO GAUTHIER 13 Validação Fase em que são realizados testes e refinamentos no sistema com vias a realizar melhorias e eventuais correções. Testes e refinamento FUNDAMENTOS DA ENGENHARIA DO CONHECIMENTO JOSÉ LEOMAR TODESCO e FERNANDO GAUTHIER 14 Implantação e manutenção Fase final que compreende a implantação do sistema na organização.Para tal devem ser previstas atividades de treinamento, suporte e manutenção. Deploy Manutenção Evolução do conhecimento FUNDAMENTOS DA ENGENHARIA DO CONHECIMENTO JOSÉ LEOMAR TODESCO e FERNANDO GAUTHIER 15 Desenvolvimento cíclico Concepção Planejamento FUNDAMENTOS DA ENGENHARIA DO CONHECIMENTO Contexto Modelo Desenvolvimento Validação Implantação JOSÉ LEOMAR TODESCO e FERNANDO GAUTHIER 16 2. Algumas metodologias da engenharia do conhecimento FUNDAMENTOS DA ENGENHARIA DO CONHECIMENTO JOSÉ LEOMAR TODESCO e FERNANDO GAUTHIER 17 Algumas Metodologias da EC CommonKADs SPEDE MOKA Suite PCPACK4 XP.K RapidOWL MIKE VITAL FUNDAMENTOS DA ENGENHARIA DO CONHECIMENTO JOSÉ LEOMAR TODESCO e FERNANDO GAUTHIER 18 Pirâmide Metodológica Visão de mundo: O espaço de escolhas e ferramentas de engenharia do conhecimento pode ser, até certo ponto, controlado por meio da introdução de alguns modelos, que enfatizam alguns aspectos do sistema a ser construído e abstraem (desprezam) outros. Teoria: Projetos de engenharia do conhecimento requerem a construção de vários modelos que, juntos, constituem parte do produto a ser entregue pelo projeto. Os modelos incluem informação textual e gráfica, planilhas, etc. Métodos: Os métodos incluem modelos de ciclo de vida, de processo de desenvolvimento, de diretrizes de modelagem e de técnicas de elicitação (engenharia de requisitos). Ferramentas: CommonKADS sugere ferramentas, porém não as restringe, o que é uma vantagem da abordagem, que se apresenta como um framework metodológico consistente, passível de evolução ferramental. Uso: Estudo de caso e projetos de aplicação. FUNDAMENTOS DA ENGENHARIA DO CONHECIMENTO JOSÉ LEOMAR TODESCO e FERNANDO GAUTHIER 19 CommonKADs É uma metodologia de Gestão do Conhecimento proposta por Schreiber e colegas em 1993 baseada em modelos. Trabalha com a hipótese de que o conhecimento possa ser gerenciado a partir de seu processamento metódico, com o apoio de técnicas e ferramentas de engenharia. A EC permite focar as oportunidades e gargalos a respeito de como as organizações desenvolvem, distribuem e aplicam seus recursos de conhecimento, de modo a fornecer ferramentas para a gestão do conhecimento corporativo. Propósito: aumento da rapidez da tomada de decisão da produtividade e da qualidade. FUNDAMENTOS DA ENGENHARIA DO CONHECIMENTO JOSÉ LEOMAR TODESCO e FERNANDO GAUTHIER 20 CommonKADs Tem um conjunto predefinido de modelos. Opera a partir da análise do contexto da organização, de seus agentes e das tarefas que esses agentes devem desempenhar. Essas três abordagens são consideradas as etapas gerenciais preliminares à de modelagem do conhecimento, concebida como a essência do CommonKADS enquanto propósito de engenharia. Contexto Conceito Artefato FUNDAMENTOS DA ENGENHARIA DO CONHECIMENTO Modelo da Organização Modelo da Tarefa Modelo do Conhecimento Modelo do Agente Modelo de Comunicação Modelo de Projeto JOSÉ LEOMAR TODESCO e FERNANDO GAUTHIER 21 CommonKADs Modelo da Organização Onde se descreve e se analisa o ambiente organizacional; Apóia a análise das características da organização, a fim de descobrir problemas e oportunidades para sistemas de conhecimento, estabelecer sua viabilidade e acessar o impacto na organização das ações de conhecimento pretendidas. Contexto Conceito Artefato FUNDAMENTOS DA ENGENHARIA DO CONHECIMENTO Modelo da Organização Modelo da Tarefa Modelo do Conhecimento Modelo do Agente Modelo de Comunicação Modelo de Projeto JOSÉ LEOMAR TODESCO e FERNANDO GAUTHIER 22 Modelo da Organização Possui uma visão esquemática com 4 componentes: •OM-1: Problemas/Oportunidades; •OM-2: Foco na Organização; •OM-3: Diagrama de Processos; •OM-4: Ativos de Conhecimento. FUNDAMENTOS DA ENGENHARIA DO CONHECIMENTO JOSÉ LEOMAR TODESCO e FERNANDO GAUTHIER 23 CommonKADs Modelo da Tarefa Focaliza-se nas tarefas relacionadas com conhecimento que guardem relação com o problema que o sistema de conhecimento deve resolver; O modelo de tarefa analisa o layout da tarefa global, suas entradas, saídas, pré-condições e critérios de performance, bem como recursos e competências necessárias. Contexto Conceito Artefato FUNDAMENTOS DA ENGENHARIA DO CONHECIMENTO Modelo da Organização Modelo da Tarefa Modelo do Conhecimento Modelo do Agente Modelo de Comunicação Modelo de Projeto JOSÉ LEOMAR TODESCO e FERNANDO GAUTHIER 24 CommonKADs Modelo do Agente O modelo de agente descreve as características dos agentes, em particular suas competências, autoridades e restrições para agir. Além disso, relaciona os links de comunicação entre agentes necessários para executar uma tarefa. Contexto Conceito Artefato FUNDAMENTOS DA ENGENHARIA DO CONHECIMENTO Modelo da Organização Modelo da Tarefa Modelo do Conhecimento Modelo do Agente Modelo de Comunicação Modelo de Projeto JOSÉ LEOMAR TODESCO e FERNANDO GAUTHIER 25 CommonKADs Modelo de Conhecimento O propósito é explicar em detalhes os tipos e estruturas de conhecimento utilizados para realizar uma tarefa; Permite uma descrição independente de implementação do perfil dos diferentes componentes de conhecimento na resolução de problemas, de uma forma que seja compreensível por seres humanos; Isso torna o modelo de conhecimento importante veículo para comunicação com especialistas e usuários sobre os aspectos da resolução do problema de um sistema de conhecimento, tanto no desenvolvimento quanto na sua execução. Contexto Conceito Artefato FUNDAMENTOS DA ENGENHARIA DO CONHECIMENTO Modelo da Organização Modelo da Tarefa Modelo do Conhecimento Modelo do Agente Modelo de Comunicação Modelo de Projeto JOSÉ LEOMAR TODESCO e FERNANDO GAUTHIER 26 Modelo de Conhecimento (Taxonomia do conhecimento de Schreiber) Tarefas intensivas em conhecimento Tarefas analíticas Classificação Avaliação Diagnóstico Tarefas sintéticas Predição Monitoramento Projeto Planejamento Modelagem Atribuição Programação (Scheduling) Configuração de projeto FUNDAMENTOS DA ENGENHARIA DO CONHECIMENTO JOSÉ LEOMAR TODESCO e FERNANDO GAUTHIER 27 Visão dos tipos de tarefas analíticas Tipo de tarefa Entrada Saída Conhecimento Características Análise Observação do sistema Caracterização do sistema Modelo do sistema Descrição do sistema é dado Classe do objeto Associações de classes de características Conjunto de classes é predefinido Forma de saída varia (corrente casual, estado, componente) e depende o uso Classificação Diagnóstico Características do objeto Sintomas/queixas Categoria da falha Modelo do comportamento do sistema Descrição de caso Classe de decisão Critério, normas Atribuição é realizada em um ponto particular do tempo Dados do sistema Classe de discrepância Comportamento do sistema normal Sistema muda no tempo. Tarefa é feita repetidamente Estado do sistema Comportamento do sistema normal Estado de saída é uma descrição do sistema em algum ponto futuro. Avaliação Monitoramento Predição Dados do sistema FUNDAMENTOS DA ENGENHARIA DO CONHECIMENTO JOSÉ LEOMAR TODESCO e FERNANDO GAUTHIER 28 Visão dos tipos de tarefas sintéticas Tipo de tarefa Síntese Projeto Entrada Requisito Requisito Saída Conhecimento Características Elementos, restrições e preferências Descrição do sistema que necessita ser gerado Descrição de artefato Componentes, restrições e preferências Pode incluir projeto criativo de componentes Pode incluir projeto criativo de componentes Estrutura do sistema Configuração de Projeto Requisito Descrição de artefato Componentes, diagramas, restrições e preferências Atribuição Conjunto de dois objetos, requisitos Mapeando set 1 -> set 2 Restrições e preferências Mapeamento necessário não ser um a um Objetivos, requisitos Plano de ação Ações, restrições e preferências Ações são (parcialmente) feitas no tempo Trabalho, atividades, recursos, tempos, requisitos Programação = atividades alocadas no tempo, recursos Restrições, preferências Caráter orientado ao tempo distingue de atribuição Elementos do modelo, template de modelo, restrições, preferências Pode incluir síntese criativa Planejamento Programação Modelagem Requisitos FUNDAMENTOS DA ENGENHARIA DO CONHECIMENTO Modelo JOSÉ LEOMAR TODESCO e FERNANDO GAUTHIER 29 CommonKADs Modelo de Conhecimento descreve o conhecimento que tem um determinado agente e que é relevante para a execução de determina tarefa, além de descrever a estrutura do mesmo em função do seu uso. Cada modelo é composto de três tipos ou níveis de conhecimento: nível de domínio, nível de inferência e nível de tarefa. FUNDAMENTOS DA ENGENHARIA DO CONHECIMENTO JOSÉ LEOMAR TODESCO e FERNANDO GAUTHIER 30 CommonKADs Modelo de Comunicação Como muitos agentes podem estar envolvidos em uma tarefa, é importante modelar a transação de comunicação entre os agentes envolvidos; Isso é feito pelo modelo de comunicação, de forma independente de implementação ou de conceito, como ocorre no modelo de conhecimento. Contexto Conceito Artefato FUNDAMENTOS DA ENGENHARIA DO CONHECIMENTO Modelo da Organização Modelo da Tarefa Modelo do Conhecimento Modelo do Agente Modelo de Comunicação Modelo de Projeto JOSÉ LEOMAR TODESCO e FERNANDO GAUTHIER 31 CommonKADs Modelo do Projeto Fornece a especificação técnica do sistema em termos de arquitetura, plataforma de implementação, módulos de software, representações e mecanismos computacionais necessários para implementar as funções descritas nos modelos de comunicação e conhecimento. Contexto Conceito Artefato FUNDAMENTOS DA ENGENHARIA DO CONHECIMENTO Modelo da Organização Modelo da Tarefa Modelo do Conhecimento Modelo do Agente Modelo de Comunicação Modelo de Projeto JOSÉ LEOMAR TODESCO e FERNANDO GAUTHIER 32 CommonKADs Os modelos da organização, da tarefa e do agente analisam o ambiente organizacional e os fatores críticos ao sucesso de um sistema de conhecimento. Os modelos do conhecimento e de comunicação produzem uma descrição conceitual das funções de resolução de problema dos dados que são tratados e gerados por um sistema de conhecimento. O modelo de projeto converte esses em uma especificação técnica que é a base para a implementação de um software. Contexto Conceito Artefato FUNDAMENTOS DA ENGENHARIA DO CONHECIMENTO Modelo da Organização Modelo da Tarefa Modelo do Conheciment o Modelo do Agente Modelo de Comunicação Modelo de Projeto JOSÉ LEOMAR TODESCO e FERNANDO GAUTHIER 33 MOKA Um Framework para estruturar e representar conhecimento de engenharia. Metodologia para desenvolvimento de SBC de produtos industriais, principalmente com projetos rotineiros. Necessidade urgente das industrias em reduzir o tempo e custos para produtos industriais. FUNDAMENTOS DA ENGENHARIA DO CONHECIMENTO JOSÉ LEOMAR TODESCO e FERNANDO GAUTHIER 34 MOKA ( principais características) Ciclo de vida para SBC; Um modelo de conhecimento formal e informal; Utilização de um meta-modelo; Integração do conhecimento do produto e do processo (modelos de produtos e modelos de processos de projeto); Ferramenta MOKA que suporta a metodologia; FUNDAMENTOS DA ENGENHARIA DO CONHECIMENTO JOSÉ LEOMAR TODESCO e FERNANDO GAUTHIER 35 SPEDE A metodologia é uma combinação de princípios, técnicas e ferramentas da engenharia do conhecimento adaptadas para uso na Gestão do Conhecimento. Fornece meios eficazes para capturar, validar e comunicar o conhecimento vital para proporcionar benefícios nos negócios. Guiada pela Rolls-Royce com consultores da empresa Epistemics, que desenvolveram o PCPACK4. FUNDAMENTOS DA ENGENHARIA DO CONHECIMENTO JOSÉ LEOMAR TODESCO e FERNANDO GAUTHIER 36 SPEDE (PCPACK4) Uma solução que suporta a retenção, compartilhamento, gestão e re-uso de conhecimento vital para uma organização. Utiliza em sua suite um conjunto de 7 ferramentas que permitem capturar, estruturar, validar, compartilhar e reusar conhecimentos de especialistas, documentos e de outros sistemas, estabelecidas sobre práticas em IA e Psicologia. FUNDAMENTOS DA ENGENHARIA DO CONHECIMENTO JOSÉ LEOMAR TODESCO e FERNANDO GAUTHIER 37 Suite PCPACK4 Ladder tool Matrix tool Annotation tool Diagram tool Protocol tool Publisher tool Diagram template tool FUNDAMENTOS DA ENGENHARIA DO CONHECIMENTO JOSÉ LEOMAR TODESCO e FERNANDO GAUTHIER 38 Conclusões sobre Metodologias da EC Fazer sistemas de conhecimento sem metodologia é caminhar no escuro guiado somente por ferramentas (o risco é achar que tudo é prego, porque o que conheço é o martelo) Evoluíram com tempo e mudaram sua visão de mundo: o conhecimento não está na cabeça de um especialista para ser minerado e representado. Permitem múltiplos métodos com visão de mundo semelhante (portanto, podem ser complementares). Ex: ontologia para modelo de conhecimento do CommonKADS. Não há uma MELHOR metodologia por definição. FUNDAMENTOS DA ENGENHARIA DO CONHECIMENTO JOSÉ LEOMAR TODESCO e FERNANDO GAUTHIER 39 3. Considerações finais FUNDAMENTOS DA ENGENHARIA DO CONHECIMENTO JOSÉ LEOMAR TODESCO e FERNANDO GAUTHIER 40 Conclusões e pesquisas futuras Sistemas de conhecimento tem se tornado cada vez utilizado e necessários frente ao aumento constante de dados e informações. Evolução principalmente do hardwares e softwares tem possibilitado experimentar novos desafios antes custosos. As organizações necessitam de um novo profissional, o engenheiro do conhecimento para apoiar a gestão do conhecimento. Integração e interoperabilidade entre sistemas é o grande desafio. Incorporar cada vez mais semântica nas soluções, de maneira a apoiar pessoas e organizações. FUNDAMENTOS DA ENGENHARIA DO CONHECIMENTO JOSÉ LEOMAR TODESCO e FERNANDO GAUTHIER 41 Bibliografia [1] A. T. Schreiber, J. M. Akkermans, A. A. Anjewierden, R. de Hoog, N. R. Shadbolt, W. Van de Velde, and B. J. Wielinga, editors. Knowledge Engineering and Management. The CommonKADS Methodology. MIT Press, Cambridge, Massachusetts. London, England, 1999. [2] J. Angele, S. Decker, R. Perkuhn, and R. Studer. Developing knowledge-based systems with MIKE. Journal of Automated Software Engineering, 5(4):326-389, 1998. [3] A. Gómez-Pérez, M.D. Rojas Ontological reengineering and reuse, in: D. Fensel, R. Studer (Eds.), 11th European Workshop on Knowledge Acquisition, Modeling and Management (EKAW_99), Lecture Notes in Artificial Intelligence, vol. 1621, Springer, Berlin, 1999, pp. 139–156. [4] Shaw ,M. L. G. and Gaines ,B. R.. The synthesis of knowledge engineering and software engineering. In P. Loucopoulos, editor, Advanced Information Systems Engineering (LNCS 593). 1992. [5] K. Morik, Underlying Assumptions of Knowledge Acquisition as a Process of Model Refinement. Knowledge Acquisition 2, 1, March 1990, 21-49. [6] MOKA - http://www.kbe.coventry.ac.uk/moka/ [7] SPEDE - http://www.epistemics.co.uk/Notes/125-0-0.htm [8] KNUBLAUCH, H. An Agile Development Methodology for Knowledge-Based Systems. Ulm: Universidade de Ulm, 2002. 216 f. Tese (Doutorado) – Universidade de Ulm, Berlin, 2002. FUNDAMENTOS DA ENGENHARIA DO CONHECIMENTO JOSÉ LEOMAR TODESCO e FERNANDO GAUTHIER 42 Próxima Aula Formalismos simbólicos para representação do conhecimento e Inferência 43 FUNDAMENTOS DA ENGENHARIA DO CONHECIMENTO JOSÉ LEOMAR TODESCO e FERNANDO GAUTHIER