Aplicação de XML para estruturação de ambientes de controle acadêmico baseado em ontologias

Nos últimos anos, um grande esforço tem sido despendido no estudo de formas de representar documentos textuais, chamados semi-estruturados, objetivando extrair informações destes documentos com a mesma eficiência com que essas são extraídas de bancos de dados relacionais e orientados a objetos. A pesquisa, em dados semi-estruturados, tornou-se fundamental com o crescimento da Web como fonte e repositório de dados, uma vez que os métodos de pesquisa existentes, baseados em navegação e busca por palavra-chave, mostraram-se insuficientes para satisfazer as necessidades de consulta em escala cada vez maior. Com o surgimento da XML, e a tendência de se tornar a linguagem padrão na Web, fez com que a representação de informações fosse dirigida para este novo padrão, porque disponibiliza um bom intercâmbio de informações e a produção de documentos eletrônicos. Existe a necessidade de se disponibilizar os documentos e as informações na rede em formato Web, HTML ou XML. Sendo assim, consultar documentos XML representa um desafio para a comunidade de pesquisa em banco de dados, pois implica em disponibilizar os grandes volumes de dados já existentes em formato XML, surgindo a necessidade de ferramentas de consulta que sejam ao mesmo tempo, flexíveis o suficiente para compreender a heterogeneidade dos documentos e, poderosas ao ponto de extraírem informações com rapidez e correção. Este trabalho apresenta uma abordagem sobre a linguagem XML, sua importância, vantagens, principais aplicações e as linguagens de consulta para dados XML. Após, é detalhada uma aplicação para Web utilizando a tecnologia XML, baseado em Ontologias, e a sua disponibilização na Web. A aplicação desenvolvida utilizou XML e linguagens de consulta para XML e com suporte a XML, baseando-se em Ontologias, com o objetivo de permitir consultas e o armazenamento de informações referentes aos alunos concluintes de determinados cursos da Universidade da Região da Campanha - Urcamp/Bagé, colocando à disposição da Universidade uma nova ferramenta, que disponibiliza informações referentes aos cursos em questão, utilizando uma nova tecnologia, que tende a tornar-se padrão na Web.

Consultando fontes de dados XML heterogêneas através de modelos conceituais

XML é um padrão da W3C largamente utilizado por vários tipos de aplicações para representação de informação semi-estruturada e troca de dados pela Internet. Com o crescimento do uso de XML e do intercâmbio de informações pela Internet é muito provável que determinadas aplicações necessitem buscar uma mesma informação sobre várias fontes XML relativas a um mesmo domínio de problema. No intuito de representar a informação dessas várias fontes XML, o programador é obrigado a escolher entre muitas estruturas hierárquicas possíveis na criação dos esquemas de seus documentos XML. Um mesmo domínio de informação, desta maneira, pode então ser representado de diferentes formas nas diversas fontes de dados XML existentes. Por outro lado, verifica-se que as linguagens de consulta existentes são fortemente baseadas no conhecimento da estrutura de navegação do documento. Assim, ao consultar uma determinada informação semanticamente equivalente em várias fontes é necessário conhecer todos os esquemas envolvidos e construir consultas individuais para cada uma dessas fontes. Em um ambiente de integração, entretanto, é possível gerar um modelo global que representa essas fontes. Ao construir consultas sobre um modelo global, temos consultas integradas sobre estas fontes. Para se atingir esse objetivo, contudo, devem ser resolvidos os problemas da heterogeneidade de representação dos esquemas XML. Dessa forma, com base em uma abordagem de integração de esquemas, o presente trabalho define a linguagem de consulta CXQuery (Conceptual XQuery) que possibilita a construção de consultas sobre um modelo conceitual. Para possibilitar o retorno dos dados das fontes nas consultas feitas em CXQuery, foi desenvolvido um mecanismo de tradução da linguagem CXQuery para a linguagem de consulta XQuery 1.0. A linguagem XQuery 1.0 é umas das linguagens mais utilizadas para o acesso as fontes XML e permite que os dados possam ser retornados ao usuário. Para possibilitar essa tradução, foi definida uma metodologia de representação da informação de mapeamento através de visões XPath. Essa metodologia é relativamente eficaz no mapeamento das diferentes representações das fontes XML.

Evolução de esquemas de workflow representados em XML

Sistemas de gerência de workflow estão sendo amplamente utilizados para a modelagem e a execução dos processos de negócios das organizações. Tipicamente, esses sistemas interpretam um workflow e atribuem atividades a participantes, os quais podem utilizar ferramentas e aplicativos para sua realização. Recentemente, XML começou a ser utilizada como linguagem para representação dos processos bem como para a interoperação entre várias máquinas de workflow. Os processos de negócio são, na grande maioria, dinâmicos, podendo ser modi- ficados devido a inúmeros fatores, que vão desde a correção de erros até a adaptação a novas leis externas à organização. Conseqüentemente, os workflows correspondentes devem também evoluir, para se adequar às novas especificações do processo. Algumas propostas para o tratamento deste problema já foram definidas, enfocando principalmente as alterações sobre o fluxo de controle. Entretanto, para workflows representados em XML, ainda não foram definidos mecanismos apropriados para que a evolução possa ser realizada. Este trabalho apresenta uma estratégia para a evolução de esquemas de workflow representados em XML. Esta estratégia é construída a partir do conceito de versionamento, que permite o armazenamento de diversas versões de esquemas e a consulta ao hist´orico de versões e instâncias. As versões são representadas de acordo com uma linguagem que considera os aspectos de evolução. As instâncias, responsáveis pelas execuções particulares das versões, também são adequadamente modeladas. Além disso, é definido um método para a migração de instâncias entre versões de esquema, no caso de uma evolução. A aplicabilidade da estratégia proposta é verificada por meio de um estudo de caso.

Materialização de visões XML

A grande quantidade de dados eletrônicos disponível atualmente nem sempre pode ser representada com modelos tradicionais, principalmente devido à ausência de esquema no momento da criação destes dados. Neste sentido, modelos semi-estruturados têm sido propostos; uma das abordagens utilizadas é XML, uma linguagem para troca e representação deste tipo de informação. Entretanto, consultar dados semi-estruturados pode demandar processos de extração com alto custo. Uma das alternativas para solucionar este problema é a definição de visões sobre estes dados, e a posterior materialização destas informações. O uso de visões materializadas para dados XML ainda é pouco explorado. Uma das abordagens que podem ser utilizadas é o uso de sistemas de gerenciamento de bancos de dados relacionais para o armazenamento das visões. Desse modo, informação semanticamente relacionada (informação acerca de um mesmo domínio, possivelmente representada em formatos diferentes) pode ser agrupada em uma única unidade lógica, facilitando o acesso a estes dados por parte do usuário, e introduzindo alguma estrutura nos dados semiestruturados. Dessa maneira, o usuário final submete consultas diretamente sobre a visão materializada, evitando extrações contínuas de dados nas fontes XML. A materialização de dados XML exige a definição de um repositório de dados para o armazenamento destas instâncias. Utilizando-se a abordagem relacional, é necessário definir um mecanismo para a geração do esquema lógico do banco de dados. Consultar os dados nas fontes XML exige a integração destas instâncias. Neste contexto, integrá-las significa identificar quais instâncias de dados representam o mesmo objeto do mundo real, bem como resolver ambigüidades de representação deste objeto. O problema de identificação de entidades em XML é mais complexo que em bases de dados estruturadas. Dados XML, como propostos originalmente, não carregam necessariamente a noção de chave primária ou identificador de objeto. Assim, é necessária a adoção de um mecanismo que faça a identificação das instâncias na integração destes dados. Além disso, à medida que as fontes de dados XML sofrem alterações, a visão materializada deve ser atualizada, a fim de manter-se consistente com as fontes de dados. A manutenção deve propagar as alterações feitas nos dados XML para a visão materializada. Reprocessar todo o conteúdo da visão materializada é, na maioria das vezes, muito caro. Assim, é desejável propagar as mudanças incrementalmente, ou seja, processar apenas as alterações necessárias. Neste sentido, o presente trabalho apresenta uma proposta de técnica para armazenamento de dados XML em um banco de dados relacional. A proposta utiliza ontologias para a geração do esquema lógico do banco de dados. O problema de integração de dados é mostrado. O foco principal do trabalho está na proposta de uma técnica de atribuição de identificadores a instâncias XML, baseada no uso de funções Skolem e no padrão XPath, proposto pelo W3C. Também é proposto um mecanismo para manutenção incremental deste banco, à medida que as fontes XML sofrem atualizações.

Intercâmbio de dados entre aplicativos utilizando XML/XSLT

A integração de aplicações heterogêneas é uma tarefa constante entre empresas do mundo moderno. A grande quantidade de fornecedores de software, aliada à extensa variedade de técnicas e linguagens computacionais utilizadas, fazem desta integração uma tarefa trabalhosa e cara para as organizações. As alternativas existentes para a integração de sistemas de diferentes fornecedores podem variar, desde acesso compartilhado a uma base de dados comum, uso de replicadores de dados entre bases de dados distintas, troca de mensagens entre aplicações, ou o uso de programas exportadores/importadores, gerando arquivos em um formato previamente protocolado entre os desenvolvedores dos softwares envolvidos. Este trabalho visa propor uma alternativa para a integração de sistemas heterogêneos, fazendo uso da tecnologia XML para representar os dados que são trocados entre os aplicativos. Para tanto, sugere um framework a ser utilizado no planejamento da arquitetura dos softwares. O objetivo principal da adoção de um framework é a utilização de uma metodologia previamente desenvolvida e certificada, economizando tempo de análise para a solução de um problema. O framework proposto subtrai dos desenvolvedores a necessidade de alteração do código fonte dos seus programas cada vez que a integração com um novo fornecedor de software se faz necessária, ou que há alteração no formato dos dados trocados entre os aplicativos. Este efeito é conseguido através da utilização de XSLT para a conversão de formatos de documentos XML trocados pelos softwares. Tal conversão é realizada por um processador XSLT externo aos programas envolvidos. Para simplificar o processo, foi desenvolvido o protótipo de uma ferramenta para a geração de templates XSLT. Templates são elementos da especificação XSLT capazes de realizar a transformação entre estruturas representadas em XML. O gerador de templates XSLT é uma ferramenta gráfica capaz de converter mapeamentos realizados entre estruturas XML em templates XSLT, podendo aplicar as transformações geradas a documentos XML, com a finalidade de teste ou transformação.

Uma Linguagem visual de consulta a XML baseada em ontologias

O volume de informações armazenadas e representadas em XML cresce rapidamente, abrangendo desde a Web até bancos de dados corporativos. Nesse contexto, surge a necessidade de mecanismos de recuperação de dados nesse formato que sejam, ao mesmo tempo, mais eficientes e mais eficazes. Várias propostas de linguagens de consulta têm sido feitas, dentre as quais podem ser citadas XQL, XML-QL e Quilt. Essas linguagens, todas textuais, são mais indicadas para manipulação programática ou para usuários experientes. Visando atingir também os usuários menos experientes, foram propostas linguagens visuais, tais como XML-GL e Xing. Todas essas linguagens, entretanto, apresentam duas características comuns: a) o usuário precisa conhecer, pelo menos em um certo nível, a estrutura interna dos documentos; b) a mesma informação, se armazenada de formas diferentes, exige instruções de consulta diferentes. A solução para esses problemas apresentada neste trabalho envolve a utilização de um modelo conceitual para representar os conceitos e as relações entre conceitos que ocorrem em documentos XML pertencentes a um determinado domínio de problema. O modelo conceitual é representado por uma ontologia do domínio do problema. Essa associação permite que consultas possam ser elaboradas tendo como base os conceitos da ontologia. Para permitir a associação da ontologia a conjuntos de documentos XML, apresentam-se regras de mapeamento que permitem definir se um documento XML é compatível com uma determinada ontologia. A partir dessa definição, propõe-se uma linguagem visual para consultas a documentos XML com base em ontologias, e apresenta-se uma proposta de interface visual para essa linguagem.

Uma abordagem Bottom-UP para a integração semântica de esquemas XML

XML (eXtensibile Markup Language) é um padrão atual para representação e intercâmbio dos semi-estruturados na Web. Dados semi-estruturados são dados não convencionais cujas instâncias de uma mesma fonte de dados podem ter representações altamente heterogêneas. Em função isto, um esquema para estes dados tende a ser extenso para suportar todas as alternativas de representação que um dado pode assumir. Parte do grande volume de dados disponível hoje na Web é composto por fontes de dados heterogêneas XML sobre diversos domínios do conhecimento. Para realizar o acesso a estas fontes, aplicações na Web necessitam de um mecanismo de integração de dados. O objetivo principal deste mecanismo é disponibilizar um esquema de dados global representativo dos diversos esquemas XML das fontes de dados. Com base neste esquema global, consultas são formuladas, traduzidas para consultas sobre os esquemas XML, executadas nas fontes de dados e os resultados retornados à aplicação. Esta tese apresenta uma abordagem para a integração semântica de esquemas XML relativos a um domínio de aplicação chamada BInXS. BInXS adota um processo bottom-up de integração, no qual o esquema global é definido para um conjunto de esquemas XML representadas atrtavés de DTDs (Document Type Definitions). A vantagem do processo bottom-up é que todas as informações dos esquemas XML são consideradas no esquema global. Desta forma, toda a informação presente nas fontes de dados pode ser consultada. O processo de integração de BInXS é baseado em um conjunto de regras e algoritmos que realizam a cnversão de cada DTD para um esquema canônico conceitual e a posterior integração semântica propriamente dita destes esquemas canônicos. O processo é semi-automático pois considera uma eventual intervenção de um usuário especialista no domínio para validar ou confirmar alternativas de resultado produzidas automaticamente. Comparada com trabalhos relacionados, BInXS apresenta as seguintes contribuições: (i) uma representação canônica conceitual para esquemas XML que é o resultado de uma anállise detalhada do modelo XML; (ii) um étodo de unificação que lida com as particularidades da integração de dados semi-estruturados e; (iii) uma estratégia de mapeamento baseada em expressões de consulta XPath que possibilita uma tradução simples de consultas globais para consultas a serem executadas nas fontes de dados XML.

Desenvolvimento de um esquema XML para banco de dados sobre ovinos

Este trabalho utilizou tecnologias tais como XML (eXtensible Markup Language) e esquemas XML, com objetivo de aprimorar a ovinocultura tornando o setor primário mais competitivo. Foram elaborados arquivos XML com a mesma estrutura (equivalentes) dos arquivos primitivos da Associação Brasileira de Criadores de Ovinos ( A.R.C.O. ), para que os mesmos possam ser disponibilizados na Internet. Para obter a integridade destes dados na Internet criou-se os esquemas XML, que são arquivos contendo as regras de formação dos dados. Os arquivos XML ficarão protegidos contra dados indesejáveis e disponíveis ao produtor rural via Internet.

XML Integrator: interoperabilidade de Fontes de Dados Heterogêneas, baseada no Mapeamento de Esquemas Conceituais

O acesso integrado a informações provenientes de banco de dados autônomos e heterogêneos, localizadas em diferentes ambientes de hardware e software, vem sendo amplamente pesquisado pela comunidade de banco de dados, com diversas soluções propostas. A maioria delas baseia-se na comparação e na integração ou mapeamento dos esquemas conceituais dos bancos de dados participantes, implementados através de uma camada adicional de software, em um nível superior ao dos bancos de dados existentes. Inicialmente, as metodologias de acesso integrado eram limitadas às informações provenientes de banco de dados. Entretanto, com o crescimento das redes de computadores e, conseqüentemente, com a intensa utilização da Internet, novas fontes de informações passaram a ser utilizadas neste ambiente, tais como fontes de dados semi-estruturadas. Estender o acesso integrado também a esses tipos de informações tornou-se importante. Este trabalho tem como objetivo propor a utilização de um metamodelo XML como modelo de dados canônico, através do qual é possível obter a representação conceitual dos esquemas de exportação provenientes de bancos de dados relacionais, objeto-relacionais e documentos XML, permitindo, desta forma, o acesso integrado a fontes de dados estruturadas e semi-estruturadas, a partir de metodologias inicialmente voltadas à interoperabilidade de banco de dados heterogêneos. Além do metamodelo apresentado, este trabalho incluiu o desenvolvimento da ferramenta XML Integrator, cujo objetivo é fornecer ao usuário mecanismos de apoio ao processo conversão dos esquemas conceituais locais de fontes de dados heterogêneas para o Metamodelo XML, bem como de extração de um esquema conceitual correspondente a um documento XML ou a uma classe de documentos XML. Para isso, a ferramenta utiliza interfaces gráficas, que guiam o usuário através dos diversos passos, desde a seleção da fonte de dados a ser convertida, até a geração do esquema de exportação propriamente dito.

Organização e armazenamento de conteúdo instrucional no ambiente AdaptWeb utilizando XML

O uso da Internet como ferramenta de ensino tem se tornado cada vez mais freqüente. A recente popularização da Internet vem permitindo o desenvolvimento de ambientes de ensino-aprendizagem baseados na Web. Os principais recursos explorados para fins educacionais são hipertexto e hipermídia, que proporcionam uma grande gama de elementos para o instrutor que pretende utilizar a WWW. Este trabalho está inserido no desenvolvimento do ambiente AdaptWeb (Ambiente de Ensino e Aprendizagem Adaptativo para a Web), que visa o desenvolvimento de um ambiente de educação a distância. A arquitetura do ambiente é composta por quatro módulos entre eles o módulo de Armazenamento de dados que armazena todos os dados provenientes da fase de Autoria utilizando XML (Extensible Markup Language). Na etapa de Autoria é feita a inserção de todos os dados relativos a disciplina que deseja disponibilizar, estes dados serão armazenados temporariamente em uma representação matricial em memória. A entrada de dados do módulo de Armazenamento de Dados é esta representação matricial que serve então como base para a geração dos arquivos XML, que são utilizados nas demais etapas do ambiente. Para a validação dos arquivos XML foram desenvolvidas DTD (Document Type Definition) e também foi implementado um analisador de documentos XML, utilizando a API (Application Programming Interface) DOM (Document Object Model), para efetuar a validação sintática destes documentos. Para conversão da representação matricial em memória foi especificado e implementado um algoritmo que funciona em conformidade com as DTD especificadas e com a sintaxe da linguagem XML.

Gerenciamento de processos em controladores programáveis usando XML

Os controladores programáveis tornaram-se fator decisivo para o controle de processos em ambientes industriais. Permitir o gerenciamento desses, eleva-os ao mesmo grupo de outros equipamentos da rede. Gerenciar esses dispositivos e o processo controlado tende a facilitar a identificação de falhas, as intervenções no processo e demais vantagens trazidas por um bom esquema de gerência. Uma maneira de realizar esse gerenciamento é por meio de programas conhecidos como supervisórios. Além das aplicações de supervisão, uma nova classe de ferramentas, que também possibilita o gerenciamento tanto do controlador quanto do processo a esse submetido, vem sendo disponibilizada. A presença de protocolos de gerenciamento, tal qual o SNMP, já é uma realidade em alguns dos modelos de equipamentos oferecidos por vários fabricantes, promovendo uma integração com plataformas de gerência já existentes no mercado. A proposta deste trabalho inclui a elaboração de um modelo de gerenciamento usando XML, atualmente em ampla ascensão e aceitação. Está, também, previsto a construção de um protótipo capaz de realizar as funções de um agente. A criação de um modelo de gerenciamento baseado em tecnologias e especificações abertas, tais como XML e Web, possibilita desde a utilização de um navegador, até o desenvolvimento de novas ferramentas para a requisição/aquisição de dados em controladores.

Apresentação de documentos XML através de exemplos

A linguagem XSLT transforma documentos XML não apenas em novos documentos XML, mas também em documentos HTML, PDF e outros formatos, tornando-se bastante útil. Entretanto, como um ambiente de programação, XSLT apresenta algumas deficiências. Não apresenta um ambiente gráfico de programação e exige conhecimento prévio sobre manipulação de estrutura de dados em árvores, o que compromete a produtividade do programador e limita o uso da linguagem a especialistas. Assim, várias propostas têm sido apresentadas na tentativa de suprir estas deficiências, utilizando recursos variados como geração automática de script XSLT e reuso de transformações. Este trabalho apresenta a ferramenta X2H que visa auxiliar a apresentação de documentos XML em HTML, aumentando a produtividade de programadores que utilizam a linguagem XSLT. Para facilitar a sua utilização, a X2H possui uma interface gráfica com abordagem baseada em exemplos, na qual o usuário compõe um documento exemplo HTML a partir de um documento fonte XML. Estes documentos são visualizados como árvores hierárquicas, nas quais é vinculado um conjunto de operações dependente do contexto, que permitem a composição do documento exemplo. Este documento serve de entrada para um gerador de regras, que gera um script na linguagem XSLT que, se executado, apresenta o documento HTML resultado desejado.

From XML to relational view updates: applying old solutions to solve a new problem

XML has become an important medium for data exchange, and is frequently used as an interface to - i.e. a view of - a relational database. Although lots of work have been done on querying relational databases through XML views, the problem of updating relational databases through XML views has not received much attention. In this work, we give the rst steps towards solving this problem. Using query trees to capture the notions of selection, projection, nesting, grouping, and heterogeneous sets found throughout most XML query languages, we show how XML views expressed using query trees can be mapped to a set of corresponding relational views. Thus, we transform the problem of updating relational databases through XML views into a classical problem of updating relational databases through relational views. We then show how updates on the XML view are mapped to updates on the corresponding relational views. Existing work on updating relational views can then be leveraged to determine whether or not the relational views are updatable with respect to the relational updates, and if so, to translate the updates to the underlying relational database. Since query trees are a formal characterization of view de nition queries, they are not well suited for end-users. We then investigate how a subset of XQuery can be used as a top level language, and show how query trees can be used as an intermediate representation of view de nitions expressed in this subset.

Um meta esquema para especificação do Modelo Temporal de versões em XML

As aplicações que lidam com dados temporais e versionados podem ser modeladas através do Modelo Temporal de Versões. No entanto, para que se possa utilizar esse modelo,é necessário que bases de dados tradicionais sejam estendidas para bases temporais versionadas, habilitando dessa forma, a manipulação desses dados. O padrão XML tem sido amplamente utilizado para publicar e trocar dados pela internet. Porém, pode ser utilizado também para a formalização de conceitos, dados, esquemas, entre outros. Com a especificação do Modelo Temporal de Versões em XML,é possível gerar automaticamente um script SQL com as características do modelo, de forma a ser aplicado a um banco de dados, tornando-o apto a trabalhar com os conceitos de tempo e de versão. Para isso,é necessário criar regras de transformação (XSLT), que serão aplicadas às especificações definidas para o modelo. O resultado final (script SQL) será executado em uma base de dados que implemente os conceitos de orientação a objetos, transformando essa base em uma base temporal versionada. Cada banco de dados possui sua própria linguagem de definição de dados. Para gerar o script em SQL com as características do Modelo Temporal de Versões, regras de transformação deverão ser definidas para os bancos que utilizarão o modelo, observando sua sintaxe específica. Essas diversas regras serão aplicadas à mesma especificação do modelo em XML. O resultado será o script em SQL definido na sintaxe de cada base de dados.

Consultando XML por meio de modelos conceituais : extensão e formalização de CXPath

Com o objetivo de realizar consultas em diferentes fontes XML,é necessário que se escreva uma consulta específica para cada fonte XML. Uma solução mais adequada é fazer uma única consulta sobre um esquema conceitual e então traduzi-la automaticamente para consultas XML para cada fonte XML específica. CXPath é uma linguagem de consulta que foi proposta para consultar dados em nıvel conceitual. Este trabalho tem como objetivos formalizar a linguagem existente, estendê-la para permitir consultas que utilizem o conceito de herança e estender o mecanismo de tradução de consultas. A formalização da linguagem é feita por meio de um conjunto de regras que definem formalmente um critério para validar uma consulta escrita nessa linguagem sobre um esquema conceitual. Essa formalização permite estender a linguagem para que ela passe a tratar os relacionamentos de herança e especialização. Outra contribuição dessa formalização é que ela apresenta o primeiro passo rumo à verificação formal de que a avaliação da consulta global traz os mesmos resultados obtidos pela avaliação da consulta resultante do processo de mapeamento de consultas proposto. A extensão do mecanismo de tradução de consultas é necessária para traduzir relacionamentos representados no modelo conceitual para junções nas fontes de dados XML. Tal aspecto é fundamental para permitir a construção de modelos conceituais com relacionamentos semânticos e que não dependam de relacionamentos físicos existentes nos documentos fontes, mas apenas de junções tal como é feito em bases de dados relacionais.