Generador semiautomático de perfiles de usuario mediante OWL

cenidet
Centro Nacional de Investigación y Desarrollo Tecnológico
Departamento de Ciencias Computacionales

TESIS DE MAESTRÍA EN CIENCIAS EN CIENCIAS
DE LA COMPUTACIÓN

Generador semiautomático de perfiles de usuario
mediante OWL

presentada por

Christian Eloy Rojas Roldán
Ing. en Sistemas Computacionales por el I. T. de Acapulco

como requisito para la obtención del grado de:
Maestría en Ciencias en Ciencias de la Computación

Director de tesis:
Dr. Juan Gabriel González Serna

Jurado:
Dr. Javier Ortiz Hernández – Presidente
Dra. Azucena Montes Rendón – Secretario
M.C. Hugo Estrada Esquivel – Vocal
Dr. Juan Gabriel González Serna – Vocal Suplente

Cuernavaca, Morelos, México. 15 de Septiembre de 2009

Rojas, Christian
i

DEDICATORIA

A Dios, por todas las bendiciones otorgadas

A mis padres:
Dr. Eloy Mario Rojas Nava y Dra. Aida Roldán Monroy, como
insignificante retribución a todo lo que sin reparos me han
puesto en las manos.

A mi novia Xiomara, por todo el apoyo y alegría.

A mi hermano, por apoyarme en lo que necesité, este triunfo
también es tuyo.

Rojas, Christian
ii

AGRADECIMIENTOS
A Dios. Siempre primero.

A mis padres, por tanta paciencia, apoyo, y por enseñarme con amor y ejemplo
que todo es posible cuando te lo propones. A mi hermano que nunca dijo un no,
cuando lo necesité. Sin ellos nunca lo hubiera logrado.

A mi novia Xiomara, que con su sonrisa alegró cada día desde el principio hasta el
fin. Por contagiarme de su paciencia y ser mi compañera.

Al Centro Nacional de Investigación y Desarrollo Tecnológico por permitirme un lugar
entre sus alumnos y obtener mis estudios de maestría.

Al Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología por la beca para manutención otorgada
y por permitirme conocer el viejo continente con excelente compañía.

A mi director de tesis Dr. Juan Gabriel González Serna, por haberme elegido como su
tesista, por todas esas horas de paciencia otorgadas, por la amabilidad y
respetuosidad que lo caracterizan y sobre todo por ser un buen amigo.

A mis revisores de tesis: Dr. Hugo Estrada Esquivel, Dra. Azucena Montes Rendón,
Dr. Javier Ortíz Hernández, por todas las recomendaciones, apoyo y tiempo dedicado

A mi gente de Acapulco, abuelos, tíos, primos, amigos, que siempre me obsequiaron
ánimos, oraciones, suerte y bienestar cada vez que partía de regreso a mis labores.

A esos compañeros de generación que ahora son amigos: Israel, Rubi, Omar, Yanet,
Jose Luis e Itzel por todos los buenos ratos que pasamos juntos y en especial por
haber mitigado la tristeza de no pasar navidad y fin de año con la familia, cuando
España fue nuestro hogar.

Aunque me resulta imposible agradecer en solo este espacio a todas esas personas
que hicieron posible éste logro. A todos ellos:

Rojas, Christian
iii

RESUMEN
La identificación de las preferencias del usuario en función de su perfil (su edad,
gustos, nivel socioeconómico, nivel cultural, y de conocimientos en un área
específica), permitirá a la siguiente generación de aplicaciones Web 3.0 y de
sistemas de recomendación contextuales, por un lado, personalizar los contenidos
Web de acuerdo al perfil del usuario y por otro, presentar resultados pertinentes
para el mismo.

Los perfiles de usuarios son una importante herramienta para personalizar
respuestas y entornos. Por lo anterior, en este documento se presenta una
metodología innovadora basada en el uso de ontologías definidas con lenguaje
OWL y agrupamientos de secciones de información en clústeres y mecanismos de
deducción que minimizan de manera significativa el atosigamiento e intrusión en
el proceso de extracción de información personal del usuario.

Esta metodología permite identificar, clasificar y agrupar componentes del perfil
del usuario en una base de datos semántica que permitirá a diversas aplicaciones
explotar esta información para la personalización de contenidos Web.

Además, esta base de datos semántica también podrá ser utilizada para la
selección de resultados pertinentes en búsquedas contextuales de servicios.

Rojas, Christian
iv

ÍNDICE
Lista de figuras ................................................................................................................................. ix
Lista de tablas.................................................................................................................................... x
Lista de Gráficos ............................................................................................................................... x
Glosario de términos y siglas ......................................................................................................... xi
1. Capítulo I. Introducción ............................................................................................................ 1
1.1 Introducción ......................................................................................................................... 2
1.2 Descripción del problema .................................................................................................... 2
1.3 Objetivo ............................................................................................................................... 3
1.4 Justificación ......................................................................................................................... 4
1.5 Beneficios ............................................................................................................................ 8
1.6 Trabajos relacionados ......................................................................................................... 8
1.6.1 Principios de marketing ............................................................................................... 8
1.6.2 Improving Ontology-Based User Profiles .................................................................... 9
1.6.3 Learning implicit user interest hierarchy for context in personalization ..................... 10
1.6.4 Need for Context-Aware Topographic Maps in Mobile Devices................................ 11
1.6.5 Matching User's Semantics with Data Semantics in Location-Based Services ........ 11
1.6.5.1 Perfil de usuario ..................................................................................................................................11
1.6.5.2 Perfiles de datos .................................................................................................................................12

1.6.6 Exploiting Hierarchical Relationships in Conceptual search ..................................... 12
1.6.7 SOUPA: Standard ontology for ubiquitous and pervasive applications .................... 12
1.6.7.1 SOUPA Core.......................................................................................................................................13
1.6.7.2 SOUPA Extensión ...............................................................................................................................13

1.6.8 A MDD strategy for developing context-aware pervasive systems ........................... 13
1.6.9 Categorizaciones independientes de un Usuario. ..................................................... 14
1.6.9.1 GEEK ..................................................................................................................................................14
1.6.9.2 AKTORS .............................................................................................................................................15
1.6.9.3 Amigo de un amigo (FOAF: FRIEND Of A Friend)...............................................................................15

1.7 Alcance del proyecto de tesis ............................................................................................ 17
1.8 Organización del documento ............................................................................................. 17
Capítulo II. Marco teórico ............................................................................................................... 18
2.1 Conceptos semánticos ...................................................................................................... 20
2.1.1 OWL........................................................................................................................... 20
2.1.2 RDF ........................................................................................................................... 20
2.1.3 W3C ........................................................................................................................... 21
2.1.4 Ontología ................................................................................................................... 21
2.2 Conceptos generales ........................................................................................................ 22
2.2.1 XSD ........................................................................................................................... 22
Rojas, Christian
v

3. Capítulo III. Análisis y diseño ................................................................................................. 23
3.1 Análisis .............................................................................................................................. 24
3.1.1 Análisis de operación con clases .............................................................................. 25
3.1.2 Estructura de URI´s (Uniform Resource Indicator). .................................................. 37
3.1.2.1 Árbol de abstracción de nombres ........................................................................................................38

3.1.3 Manejo de tipos ......................................................................................................... 40
3.1.4 Análisis de la interfaz................................................................................................. 42
3.1.4.1 Dominio Básico. ..................................................................................................................................43
3.1.4.2 Dominio Médico ..................................................................................................................................43
3.1.4.3 Dominio Familiar .................................................................................................................................43
3.1.4.4 Dominio Profesional ............................................................................................................................44
3.1.4.5 Dominio Educativo ..............................................................................................................................44

3.2 Diseño ............................................................................................................................... 44
3.2.1 Actividades del proyecto............................................................................................ 48
3.2.1.1 Conexión con ontología.......................................................................................................................48
3.2.1.2 Usuario nuevo .....................................................................................................................................49
3.2.1.3 Usuario existente ................................................................................................................................50
3.2.1.4 Guardado en ontología........................................................................................................................51
3.2.1.5 Modificar en ontología .........................................................................................................................53
3.2.1.6 Eliminado de ontología ........................................................................................................................54
3.2.1.7 Elección de dominio ............................................................................................................................55
3.2.1.8 Elección de operación en ontología.....................................................................................................55

4. Capítulo IV. Desarrollo de la solución ................................................................................... 55
4.1 Recopilación, discriminación e integración de datos ........................................................ 58
4.2 Estructura de la ontología ................................................................................................. 61
4.2.1 Núcleo........................................................................................................................ 62
4.2.2 Extensibilidad ............................................................................................................ 62
4.2.2.1 Extensibilidad satelital .........................................................................................................................63

4.2.2.1.1 Ejemplo .......................................................................................................... 64
4.2.2.1.2 Formalización de extensibilidad satelital........................................................ 65
4.2.2.2 Extensibilidad parcial ..........................................................................................................................66

4.2.2.2.1 Ejemplo .......................................................................................................... 67
4.2.2.2.2 Formalización de extensibilidad parcial ......................................................... 69
4.2.2.3 Extensibilidad nuclear .........................................................................................................................70

4.2.2.3.1 Ejemplo .......................................................................................................... 71
4.2.2.3.2 Formalización de extensibilidad nuclear. ....................................................... 72
5. Capítulo V. Implementación ................................................................................................... 75
5.1 Conexión con ontología ..................................................................................................... 76
5.2 Usuario nuevo y usuario existente .................................................................................... 77

Rojas, Christian
vi

5.3 Volcado de ontología ......................................................................................................... 79
5.4 Guardado de ontología ...................................................................................................... 80
5.5 Lectura y modificación de ontología .................................................................................. 82
5.6 Eliminar ontología .............................................................................................................. 82
6. Capítulo VI. Pruebas................................................................................................................ 85
6.1 Introducción ....................................................................................................................... 86
6.2 Descripción del Plan .......................................................................................................... 86
6.2.1 Características a ser probadas ................................................................................. 86
6.2.2 Características excluidas de las pruebas .................................................................. 87
6.2.3 Enfoque ..................................................................................................................... 87
6.2.4 Criterio pasa/ no pasa de casos de prueba. ............................................................. 87
6.2.5 Criterios de suspensión y requerimientos de reanudación. ...................................... 87
6.2.6 Tareas de pruebas. ................................................................................................... 87
6.2.7 Liberación de pruebas. .............................................................................................. 88
6.2.8 Requisitos ambientales. ............................................................................................ 88
6.2.9 Responsabilidades. ................................................................................................... 88
6.2.10 Riesgos y contingencias. ........................................................................................... 88
6.3 Casos de Pruebas. ............................................................................................................ 89
6.3.1 Características a probar ............................................................................................ 89
6.3.2 Grupos de pruebas .................................................................................................... 89
6.3.2.1 Operación con la ontología .................................................................................................................89
6.3.2.2 Estructuración ontológica ....................................................................................................................89
6.3.2.3 Enlace con ontología ...........................................................................................................................89
6.3.2.4 Elección de dominio de la aplicación ...................................................................................................89

6.3.3 Procedimiento de Pruebas ........................................................................................ 89
6.4 USOG-101 Pruebas de operación con la ontología .......................................................... 90
6.4.1 Propósito ................................................................................................................... 90
6.4.2 Entorno de prueba. .................................................................................................... 90
6.4.3 USOG-101-001 Lectura de la ontología .................................................................... 90
6.4.3.1 Propósito.............................................................................................................................................90
6.4.3.2 Entorno de prueba. .............................................................................................................................90
6.4.3.3 Proceso...............................................................................................................................................90
6.4.3.4 Resultado esperado. ...........................................................................................................................90

6.4.4 USOG-101-002 Escritura en ontología ..................................................................... 91
6.4.4.1 Propósito.............................................................................................................................................91
6.4.4.3 Proceso...............................................................................................................................................91

6.4.5 USOG-101-003 Eliminado de la ontología ................................................................ 91

Rojas, Christian
vii

6.4.5.1 Propósito.............................................................................................................................................91
6.4.5.3 Proceso...............................................................................................................................................91

6.4.6 USOG-201 Pruebas de estructuración ontológica .................................................... 91
6.4.6.1 Propósito.............................................................................................................................................91

6.4.7 USOG-201-001 Estructuración de individualizaciones ............................................. 92
6.4.7.1 Propósito.............................................................................................................................................92
6.4.7.3 Proceso...............................................................................................................................................92

6.4.8 USOG-301 Prueba de enlace con ontología ............................................................. 92
6.4.8.1 Propósito.............................................................................................................................................92

6.4.9 USOG-301-001 Conexión con ontología................................................................... 93
6.4.9.1 Propósito.............................................................................................................................................93
6.4.9.3 Proceso...............................................................................................................................................93

6.4.10 USOG-401 Prueba de elección del dominio de la aplicación ............................... 93
6.4.10.1 Propósito.............................................................................................................................................93

6.4.11 USOG-401-001 Elección del dominio de la aplicación ............................................. 93
6.4.11.1 Propósito.............................................................................................................................................93
6.4.11.3 Proceso...............................................................................................................................................94

6.5 Pruebas ............................................................................................................................. 94
6.4.1 Pruebas Funcionales ................................................................................................. 95
6.4.2 Pruebas operativas .................................................................................................. 106
6.5 Observaciones generales ................................................................................................ 136
Capítulo VII. Conclusiones ........................................................................................................... 139
7.1 Conclusiones ................................................................................................................... 140
7.2 Aportaciones .................................................................................................................... 141
7.3 Trabajos futuros............................................................................................................... 142
7.4 Publicaciones .................................................................................................................. 143
Bibliografía ..................................................................................................................................... 144
Anexo 1 ........................................................................................................................................... 147
Anexo 2 ........................................................................................................................................... 148
Rojas, Christian
viii

LISTA DE FIGURAS
Figura 1.1 Perspectiva de SOUPA + CoBrA para modelar a un usuario. ........................................... 4
Figura 1.2 Perspectiva de GEEK para modelar a un usuario ............................................................. 5
Figura 1.3 Perspectiva de AKTORS para modelar a un usuario ........................................................ 6
Figura 1.4 Perspectiva de FOAF para modelar a un usuario ............................................................. 7
Figura 1.5 Mapa del comportamiento del comprador ......................................................................... 9
Figura 1.6 Ontologías integrantes de SOUPA .................................................................................. 13
Figura 3.1 Diagrama de bloques del proceso general del proyecto ................................................. 24
Figura 3.2 Diagrama general de casos de uso ................................................................................. 25
Figura 3.3 Diagrama de casos de uso de Operar con la ontología .................................................. 26
Figura 3.4 Diagrama de actividad del caso de uso CU-1 Operar con la ontología ........................... 28
Figura 3.5 Diagrama de actividad del caso de uso Elegir operación de altas, bajas y consultas .... 30
Figura 3.6 Diagrama de actividad del caso de uso Elegir dominio de aplicación ............................. 32
Figura 3.7 Diagrama de actividad del caso de uso Enlazar con la ontología ................................... 34
Figura 3.8 Diagrama de casos de uso de Estructuración ontológica................................................ 35
Figura 3.9 Diagrama de actividad del caso de uso Estructuración ontológica ................................. 36
Figura 3.10 Identificador del atributo “nombre” de la ontología en protégé ...................................... 37
Figura 3.11 Árbol de elementos de la ontología ............................................................................... 39
Figura 3.12 Árbol de elementos de la ontología ............................................................................... 39
Figura 3.13 Resultado del método para nombrar individualizaciones .............................................. 40
Figura 3.14 Esquema de manejo de los tipos de datos .................................................................... 41
Figura 3.15 Diagrama de clases del proyecto ................................................................................... 44
Figura 3.16 Diagrama de clases del paquete mx.edu.cenidet.userontology.axiomsinference ......... 45
Figura 3.17 Diagrama de clases del paquete mx.edu.cenidet.userontology.Front ........................... 47
Figura 3.18 Diagrama de secuencias para la Conexión con la ontología ........................................ 49
Figura 3.19 Diagrama de secuencias para ingresar al sistema como usuario nuevo ...................... 50
Figura 3.20 Diagrama de secuencias para ingresar al sistema como usuario existente.................. 51
Figura 3.21 Diagrama de secuencias del proceso Guardar ontología.............................................. 53
Figura 3.22 Diagrama de secuencias del proceso Modificación de ontología .................................. 54
Figura 3.23 Diagrama de secuencias del proceso Eliminación de la ontología ............................... 54
Figura 4.1. Estructura ontológica ...................................................................................................... 60
Figura 4.2. Enfermedades crónico-degenerativas en México ........................................................... 61
Figura 4.3. Estructura de la clase “Minusvalía”. ................................................................................ 64
Figura 4.4. Estructura de la clase “Ayuda_tecnica” .......................................................................... 64
Figura 4.5. Esquema de “Extensibilidad satelital” ............................................................................. 65
Figura 4.6. Esquema de extensibilidad parcial ................................................................................ 67
Figura 4.7. Estructura de la clase “Contacto” .................................................................................... 68
Figura 4.8. Estructura de la clase “Nivel_computo” .......................................................................... 68
Figura 4.9. Relación y cobertura entre las clases “Nivel_computo” y “Contacto” ............................. 69
Figura 4.10. Estructura de la clase “Personales” .............................................................................. 71
Figura 4.11. Estructura de la clase “Origen” ..................................................................................... 71
Figura 4.12. Esquema de extensibilidad nuclear .............................................................................. 72
Figura 5.1. Conexión con ontología .................................................................................................. 77
Figura 5.2. Autenticación de usuario.1 .............................................................................................. 77
Figura 5.5. Volcado de datos a la ontología ...................................................................................... 80
Figura 5.6. Relación de elementos en la ontología ........................................................................... 81
Figura 5.7. Lectura de datos desde la ontología ............................................................................... 82
Figura 5.8. Eliminación de datos en la ontología .............................................................................. 83
Figura 6.1. Datos de la ontología en protégé .................................................................................... 95
Figura 6.2. Autenticación invalida ..................................................................................................... 95
Figura 6.3. Autenticación válida y elección de operación con ontología .......................................... 95
Rojas, Christian
ix

Figura 6.4. Datos de la ontología en protégé .................................................................................... 96
Figura 6.5. Creación de nuevo usuario y elección del dominio de aplicación .................................. 96
Figura 6.6. Introducción de datos en el perfil .................................................................................... 97
Figura 6.7. Datos en la ontología después de la operación .............................................................. 97
Figura 6.8. Contenido de la instancia de la clase miembro en la ontología ..................................... 98
Figura 6.9. Eliminación de un individuals en la ontología ................................................................. 99
Figura 6.10. Resultado en la ontología después de la operación ..................................................... 99
Figura 6.11. Guardado de datos ontológicos. ................................................................................. 100
Figura 6.12. Árbol de abstracción de nombres de la ontología creada. ......................................... 100
Figura 6.13. Estructuración ontológica de la ontología en protégé................................................. 101
Figura 6.14. Contenido de password en la clase personales de la ontología ................................ 101
Figura 6.15. Autenticación en la ontología existente ...................................................................... 102
Figura 6.16. Cambio de contraseña en la ontología ....................................................................... 102
Figura 6.17. Valores ontológicos posteriores a la operación. ......................................................... 103
Figura 6.18. Autenticación y visualización de clases organizadas según el dominio de aplicación
Hospital ............................................................................................................................................ 104
Figura 6.19. Dominio de aplicación antes de la operación ............................................................. 104
Figura 6.20. Dominio de aplicación después de la operación ........................................................ 105
Figura 6.21. visualización de clases organizadas según el dominio de aplicación Universidad .... 105

LISTA DE TABLAS
Tabla 1.1. Análisis comparativo del estado del arte.......................................................................... 16
Tabla 3.1 Descripción del caso de uso Operar con la ontología ...................................................... 26
Tabla 3.2 Descripción del caso de uso Elegir operación de altas, bajas y consultas ....................... 28
Tabla 3.3 Descripción del caso de uso Elegir dominio de aplicación ............................................... 31
Tabla 3.4 Descripción del caso de uso Enlazar con la ontología ..................................................... 32
Tabla 3.5 Descripción del caso de uso Estructuración ontológica .................................................... 35
Tabla 4.1. Recopilación de atributos pertinentes para perfilar a un usuario. .................................... 58
Tabla 6.1 Tareas a desarrollar a las pruebas ................................................................................... 87
Tabla 6.2. Caso de prueba: Lectura de la ontología ......................................................................... 95
Tabla 6.3 Caso de prueba: Escritura en ontología............................................................................ 96
Tabla 6.4 Caso de prueba: Eliminado de la ontología ...................................................................... 98
Tabla 6.5 Caso De Prueba: Estructuración De Individualizaciones ................................................ 100

LISTA DE GRÁFICOS
Grafico 1 Clases Accedidas Por El Grupo De Prueba .................................................................... 137
Grafico 2 Estadística de salida ........................................................................................................ 138

Rojas, Christian
x

GLOSARIO DE TÉRMINOS Y SIGLAS

IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). Instituto de
Ingenieros Eléctricos y Electrónicos, una asociación técnico-profesional
mundial dedicada a la estandarización, entre otras cosas. Es la mayor
asociación internacional sin fines de lucro formada por profesionales de
las nuevas tecnologías, como ingenieros de telecomunicaciones,
ingenieros electrónicos, ingenieros en informática e Ingenieros en
computación.

URI Un URI es una cadena corta de caracteres que identifica
inequívocamente un recurso (servicio, página, documento, dirección de
correo electrónico, enciclopedia, etc.). Normalmente estos recursos son
accesibles en una red o sistema.

Todas las definiciones se tomaron de [wiki09].

Rojas, Christian
xi

1. CAPÍTULO I. INTRODUCCIÓN

En este capítulo se presenta la descripción del problema que dio origen al presente
trabajo de tesis, su objetivo, justificación y beneficios. También los trabajos
relacionados. Y por último la organización del documento.

Introducción

1.1 INTRODUCCIÓN

Debido a la inexactitud de los sistemas y estudios actuales para perfilar o modelar a
un usuario real, se ha visto la necesidad de analizar las posibles categorizaciones del
mismo, basadas en áreas como la mercadotecnia, psicología, y computación. Esto
con la finalidad de obtener un conjunto de datos que permitan perfilar de un modo
eficiente a un usuario en cuestión.

Un simple documento legible por una persona y una lista de datos no son suficientes,
por lo que se necesita un entorno de diseño en algún lenguaje procesable como lo
puede ser (OWL/RDF) y alguna interfaz que permita la captura de estos datos.

Uno de los principales intereses de este proyecto es entonces obtener una ontología
que permita modelar a un usuario, así como sus costumbres, deficiencias, roles
cotidianos y características, y poblarla mediante alguna interfaz gráfica de un
ambiente de desarrollo para poder instanciarla y explotarla.

Debido a que la información obtenida del usuario será proporcionada de manera
explícita, es decir, directamente por el usuario, se investigarán e implementarán una
serie de técnicas para evitar en la medida de lo posible la intrusión excesiva de sus
datos, y por consiguiente obtener sólo los necesarios para un cierto dominio de
aplicación, sin menoscabar la pertinencia de los mismos.

1.2 DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA

Los perfiles de usuarios son una importante herramienta para personalizar
respuestas, entornos y evitar la intrusión excesiva de datos secundarios, así como
para minimizar costos por manejo de datos impertinentes.

En el mercado se pueden encontrar distintas categorizaciones de usuario [Geek09]
[Akt08] [Miller00], sin embargo aunque cada una de ellas comparte en gran medida su
conjunto de datos básico (nombre, edad, sexo, etc.), también poseen datos
especializados, que sólo poseerán aquellos usuarios que estén en el dominio de
aplicación de esa categorización.

Es entonces necesaria, una depuración de los datos de un usuario, dispuestos por
Web sociales, servicios independientes y estudios de áreas como la computación,
mercadotecnia y psicología. [Yu05] [Plans03] [Trajkova04] [Chan07] [Gauch04]
[Nivala03] Así como la adición de elementos considerados pertinentes. [Issste02]
[Cif00] [Icf08] [Disc08] [Croja08] [Gzlez08] [Disca08]

Rojas, Christian
2

Introducción

Un simple documento legible por una persona y una lista de datos no son suficientes,
por lo que se necesita un entorno de diseño en algún lenguaje procesable como lo
puede ser OWL/RDF (Ontology Web Language/Resource Description Framework)
[W3C04] y una interfaz amigable que permita la captura de estos datos.

La necesidad objetiva de este proyecto es entonces obtener una ontología que
cumpla con las características citadas, modelando a un usuario y tomando en cuenta
sus costumbres, deficiencias, roles cotidianos y características, y poblarla mediante
una interfaz gráfica para poder instanciarla y explotarla.

Debido a que la información para perfilar al usuario deberá ser directamente
introducida por el mismo, se investigaron e implementaron una serie de técnicas para
evitar, en la medida de lo posible, la intrusión excesiva de datos del usuario, y por
consiguiente obtener sólo los necesarios para un cierto dominio de aplicación, sin
menoscabar la pertinencia de los mismos.

Una de las problemáticas inmersas en el uso de ontologías es nombrar
semánticamente de forma unívoca a los elementos en la ontología, como lo son
atributos, clases e individuals (instancia de una clase); los cuales son representados
mediante una URI (Uniform Resource Indicator) siguiendo un mismo patrón. [W3C04]
[Protege09].

Esto ocasiona que no pueda ser identificado un elemento a partir de su URI, y en el
peor de los casos esta nomenclatura arbitraria ocasionará que se tengan que
implementar heurísticas más complejas para la recuperación de elementos a partir de
un conjunto de identificadores conceptuales unívocos.

Para resolver estos problemas, en esta tesis se propone una técnica para el
tratamiento de los identificadores conceptuales mediante la generación de un árbol de
abstracción de nombres a partir de un conjunto de reglas.

1.3 OBJETIVO

Obtener una ontología que modele a un usuario, tomando en cuenta sus costumbres,
deficiencias, roles cotidianos y características, y poblarla mediante una interfaz gráfica
para poder instanciarla y explotarla.

Rojas, Christian
3

Introducción

1.4 JUSTIFICACIÓN

Una gran cantidad de interpretaciones para categorizar a un usuario están disponibles
en el mercado, sin embargo, la mayoría de estas, contemplan una estructura
influenciada por el domino hacia el cual intencionalmente fueron creadas, es decir,
que los datos que consideran capturar son divergentes, debido a que cada
categorización especializa los datos a sus intereses.

Aunque muchas de estas categorizaciones son similares en sus datos básicos (datos
personales), existe la variabilidad en su formato, es decir, estos conjuntos de datos
están dispuestos en diferentes formas como por ejemplo: texto plano, bases de datos,
lenguaje procesable (OWL), etc.

En las siguientes figuras se muestran distintas apreciaciones para categorizar a un
usuario.

En la figura 1.1 se muestra una perspectiva de acuerdo a SOUPA + CoBrA [Chen04],
la cual toma en cuenta datos generales y algunos basados en contacto.

• Nombre
Información • Género
• Edad
básica de • Fecha de nacimiento
perfil

• Correo
• Dirección Perspectiva
Información • Página personal
SOUPA +
• Número telefónico
de contacto • Mensajería instantanea CoBrA
• Id. de chat

• Amigos
• Dependientes de organizacion
Profesional
y social

Figura 1.1 Perspectiva de SOUPA + CoBrA para modelar a un usuario.

Rojas, Christian
4

Introducción

En la figura 1.2, se aprecia una perspectiva de GEEK [Geek09], en la que se enfatiza
sobre las preferencias del usuario.

Figura 1.2 Perspectiva de GEEK para modelar a un usuario

La siguiente lista muestra los detalles de algunos elementos marcados con la letra
asignada en la figura anterior.

A. Pretty Good Privacy o PGP (privacidad bastante buena) es un programa
desarrollado por Phil Zimmermann y cuya finalidad es proteger la información
distribuida a través de Internet mediante el uso de criptografía de clave pública,
así como facilitar la autenticación de documentos gracias a firmas digitales.
Fuente: Wikipedia.
B. Interesado en otros códigos GEEKS [Geek09], y habido de memorizarlos.

En la figura 1.3, se aprecia la perspectiva de AKTORS para perfilar a un usuario,
tomando en cuenta datos referentes a su ubicación y preferencias del mismo. [Akt08]

Rojas, Christian
5

Introducción

Figura 1.3 Perspectiva de AKTORS para modelar a un usuario

asignada en la figura 1.3.

A. Refiere a la ubicación geográfica según el uso horario (GMT)
B. Referente al origen de la persona. (Lugar natal)
C. Indica cómo le gusta a la persona ser llamada (parte de su nombre)
D. Indica el título de la persona en sociedad preferido por la persona (Ing. Sr.
Srita. Dr. Lic. etc.)
E. Indica bajo qué tipo de contratación trabaja en su dependencia (Honorarios,
Confianza, Base, Contrato, Sindicalizado, etc.)
F. Indica el tipo de trabajo de la persona de entre una lista proporcionada por
AKTORS (Administrador, diseñador multimedia, desarrollador, diseñador
grafico, secretario, empleado educacional, soporte académico, interés en
investigación, etc.)

En la figura 1.4 se muestra la perspectiva de Friend of a Friend (FOAF), para perfilar a
un usuario tomando en cuenta que estos datos están inclinados a cuestiones de
contacto debido a la naturaleza del proyecto en el que está inmerso, la cual toma
como base los microformatos [Miller00].

Rojas, Christian
6

Introducción

Figura 1.4 Perspectiva de FOAF para modelar a un usuario

asignada en la figura 1.4.

A. Organización fundada por un proyecto o persona
B. Una imagen utilizada para representar algo en específico
C. Documento que representa un tema principal
D. Algo que fue hecho o fabricado por esta persona
E. Algún agente que hizo algo
F. Liga a las publicaciones de esta persona
G. Una muestra en imagen de algo interesante.
Como se puede apreciar en las figuras anteriores, las categorizaciones para un
usuario son dedicadas a cierto dominio y en algunos casos de gran tamaño, estas se
justifican así mismas en su contenido, y son muy útiles para el contexto de
investigación, pero tienen el inconveniente de no ser del mismo formato de operación,
esto es, que el caso de GEEK, corresponde a un formato de texto plano, mientras que
las demás categorizaciones corresponden a ontologías en lenguaje procesable
(OWL), ocasionando una incompatibilidad en la explotación integral de al menos,
estas categorías.

Rojas, Christian
7

Introducción

1.5 BENEFICIOS

El principal beneficio que se obtuvo de esta tesis es una herramienta que permite
modelar usuarios basándose en el contexto propio, mediante el uso de ontologías en
lenguaje procesable, utilizando una interfaz gráfica. Las aplicaciones que pueden
realizarse con esta herramienta son:

Captura personalizada de los datos del usuario. Una interfaz gráfica que
permite la captura de datos pertinentes de acuerdo al usuario en cuestión,
tomando en cuenta características, atributos, preferencias, y datos
almacenados en el perfil.
Un esquema ontológico basado en núcleo + extensiones. Este tipo de
estructura, permitirá el crecimiento de la ontología dependiendo del contexto
del usuario en cuestión.
Explotación y reutilización de la ontología resultante. Debido a que el
resultado (perfil de usuario) estará dispuesto en un formato liviano bajo un
lenguaje procesable (OWL), permitirá a otras aplicaciones o servicios
consumidores hacer uso de la información obtenida de manera más intuitiva y
ordenada.
Detallado de reglas para la obtención de un mapa ontológico. Un método
que define un conjunto de reglas bajo un algoritmo específico, que permitirá
estandarizar los identificadores conceptuales generados por la ontología y
también permitirá presentar el resultado obtenido.
De esta manera es posible la explotación de la ontología de una manera más
efectiva ya que el mapa generado manualmente a partir de las reglas
mencionadas hace innecesario el conocimiento de lenguaje de consultas para
la exploración puntual de un elemento en la estructuración de la ontología.

1.6 TRABAJOS RELACIONADOS

En primera instancia se describe un estudio del área mercadotécnica, en el cual se
perfila a un usuario, denominado técnicamente como “comprador”. Posteriormente se
muestra un conjunto de artículos asociados al tema, y por último dos tesis (doctorales
y de maestría) involucradas por igual

1.6.1 Principios de marketing
Este trabajo representa un estudio basado en la mercadotecnia, el cual maneja el
concepto de cliente (sinónimo con usuario para fines del proyecto de tesis)

Aquí se definen dos conceptos muy distintos entre sí, pero que aparentan una
similitud, estos son: “Cliente” y “Consumidor”, pero contempla no sólo productos sino
servicios por igual en estas definiciones. Debido a esta separación de definiciones,
Rojas, Christian
8

Introducción

consideran necesarias las categorizaciones de los comportamientos de estos dos
actores, fijando la atención en el comprador (cliente). Véase figura 1.5.

Figura 1.5 Mapa del comportamiento del comprador

Se especifican también los roles de compra que son diferentes métricas adoptadas
según la(s) rutina(s) en las que se desenvuelve el usuario, así como los tipos de
comportamiento del comprador y demás estudios relacionados con el tema.

Como se puede apreciar, el tipo de categorización realizada hacia el usuario
(denominado comprador) se realiza de modo vectorial, es decir, sin subclasificaciones
de datos. De modo que al no explayarse los datos internos de las categorías, solo los
grupos, dejan espacio a ambigüedades. [Plans03]

1.6.2 Improving Ontology-Based User Profiles
Intenta clasificar intereses del usuario, siendo su principal objetivo investigar técnicas
que implican la construcción de perfiles de usuario basados en ontologías. La idea es
construir perfiles sin interacción humana, esto es, de manera automática, con el
simple monitoreo de los hábitos del usuario.

Toma mucha importancia el definir los conceptos más importantes en la construcción
o categorización de estos usuarios al igual que involucran estos conceptos o
características de un modo jerárquico y cuestionan firmemente la cantidad de niveles
necesarios para categorizar al usuario.

Rojas, Christian
9

Introducción

Sin embargo las principales problemáticas se basan en la elección de los elementos
pertinentes para la elaboración de dicho perfil y cómo proyectar estos datos en el
mismo, ya que se explayan dos técnicas para obtener estos datos, las cuales son
implícitas (observación y exploración de su actividad) y explicitas (preguntas directas).
Direccionando la metodología de este proyecto hacia la explotación implícita.

Referente a la alimentación del perfil, esta se lleva a cabo de manera jerárquica y no
vectorial, esto es, aplicando niveles de abstracción con cierta ponderación.
[Trajkova04]

1.6.3 Learning implicit user interest hierarchy for context in
personalization
El contenido de este documento presenta una visión de la categorización de un
usuario a partir de sus intereses, analizada a partir de la navegación Web del mismo.

Utilizan un método de estructuración basado en jerarquías para la creación de un
perfil, tomando los niveles de la misma como niveles de abstracción de los conceptos,
de modo que si un usuario en diferentes consultas o navegaciones toca temáticas
muy distintas entre sí, puede darse el caso que en un nivel de abstracción no tengan
relación, sin embargo, si se eleva el nivel de abstracción de esas navegaciones, se
hace que pertenezcan al mismo concepto.

Este artículo utiliza para la generación de un perfil de usuario una estructura
jerárquica, denominada por ellos como: UIH (jerarquía de intereses del usuario por
sus siglas en inglés).

Se propone que la alimentación de las jerarquías y de los conceptos inmersos en ellas
sean por un medio automático, esto es, dinámicamente, por medio de la navegación
Web del usuario, usando la lógica de que los intereses se contemplan como pasivos
cuando el nivel de abstracción es más alto y más activos cuando el nivel de
abstracción es más bajo, es decir, de más genérico a más específico.

La alimentación de la jerarquía utilizada es dinámica al defender el hecho de que los
perfiles son constantemente actualizados por el usuario, y no es práctico el definir un
perfil como estático ya sea en su contenido o incluso en su estructura.

Según este artículo, la manipulación de los intereses de un modo jerárquico es más
precisa que una realizada de un modo vectorial o lineal, sobre todo por cuestiones
ontológicas. [Chan07]

Rojas, Christian
10

Introducción

1.6.4 Need for Context-Aware Topographic Maps in Mobile Devices
Este trabajo se especializa en servicios que facilitan mapas cartográficos a usuarios, y
uno de sus principales factores a tomar en cuenta es la capacidad que se tiene o no
para darle al usuario algo en específico que cumpla con sus expectativas, todo esto
con el fin de hacer los productos más usables y comerciales.

Los mapas no son un medio de comunicación, pero si, un medio de aproximación
para localización de detalles vía espacial, (esto debido a que aplican ontologías para
la solución de los mismos) y por lo tanto la exactitud de estos debe de ser por demás
precisa, tomando en cuenta todos los detalles que conlleva.

Para la eficiente provisión de los mapas solicitados se emplean las siguientes
categorías de acuerdo al momento de la solicitud de los mismos:

Contexto de cómputo
Contexto del usuario: Refiere a habilidades físicas, habilidades perceptuales y
cognitivas, y diferentes personalidades del usuario en cuestión.
Contexto Físico
Contexto de tiempo.
Contexto de historia

Sin embargo, debido a que el destino final de estos mapas son los dispositivos
móviles, estos términos cambian con base en adaptabilidad. [Nivala03]

1.6.5 Matching User's Semantics with Data Semantics in Location-Based
Services
Relación de semántica de usuarios con semántica de datos en LBS

Propone cierta flexibilidad a los servicios de información para que puedan entender
correctamente lo que está siendo solicitado por el usuario, y como seleccionar la
información que esa relevante para esta solicitud, tomando en cuenta la gestión, el
diseño y los factores humanos. En este artículo se definen los siguientes conceptos:

1.6.5.1 Perfil de usuario
Son dinámicos. Dos usuarios en las mismas condiciones, en la misma ubicación y
haciendo la misma petición pueden tener resultados distintos (polimorfismo) de
acuerdo a su perfil.

Se definen también los perfiles de usuario de tipo estático (explicito), y de tipo
dinámico (implícito), es decir, alimentados por preguntas directas acerca de sus
características, hábitos o comportamiento, y alimentada por el análisis constante de
su comportamiento mediante su navegación u otro método, respectivamente.
Rojas, Christian
11

Introducción

1.6.5.2 Perfiles de datos
Los perfiles de datos describen servicios de datos. Del mismo modo en que un
esquema describe una base de datos, un perfil de datos proporciona información
acerca de los datos provistos por un servicio. [Yu05]

1.6.6 Exploiting Hierarchical Relationships in Conceptual search
Debido al constante crecimiento de sitios Web, la pertinencia de muchas de las
respuestas arrojadas hacia un usuario que los consulta, dependen de una cierta
personalización, la cual, no existe al momento, porque a pesar de que los
mecanismos son más novedosos en cuestiones de navegación y búsqueda, los
principios son los mismos, utilizando palabras clave para hacer sus búsquedas.

El problema en la actualidad es que si dos usuarios realizan una consulta utilizando la
misma palabra de búsqueda, el motor de búsqueda arroja como resultado el mismo
conjunto de respuestas, siendo que es muy probable que cada uno de ellos se haya
referido a un contexto distinto. [Gauch04]

La herramienta que ellos desarrollaron denominada KeyConcept toma en cuenta tanto
estas palabras clave como los conceptos o temas relacionados de su consulta directa
y automáticamente de Open Directory. [Odp08]

Este artículo entonces, utiliza una estructuración de tipo jerárquica para poder realizar
la alimentación de una ontología adoptando los beneficios de este tipo de
estructuración en contraste con una de tipo vectorial, además de que toma en cuenta
un mejoramiento iterativo, refinándose la jerarquía automáticamente.

1.6.7 SOUPA: Standard ontology for ubiquitous and pervasive
applications
En este artículo se explica a detalle el SOUPA, ésta ontología se diseñó para
modelar y soportar aplicaciones de cómputo pervasivo.

Esta ontología está definida en lenguaje OWL, la cual incluye un componente modular
de vocabulario para representar agentes inteligentes asociados a intenciones, deseos,
creencias, perfiles de usuario, información de contexto, acciones y políticas de
seguridad y privacidad, y además se explica cómo puede ser extendida y usada para
soportar aplicaciones de CoBrA [Chen2005] para la construcción de cuartos
inteligentes (habitaciones con sensores de radio frecuencia); y MoGATU, un gestor de
datos peer-to-peer para ambientes pervasivos. [Chen04]

A continuación se definen los componentes de las ontologías integrantes de SOUPA:

Rojas, Christian
12

Introducción

Figura 1.6 Ontologías integrantes de SOUPA

1.6.7.1 SOUPA Core.
Define el vocabulario genérico y universal para la construcción de aplicaciones de
computo pervasivas. Este conjunto de ontologías consiste en vocabularios para
expresar conceptos que son asociados con personas, agentes, intenciones, deseos y
creencias; acciones políticas, tiempo, espacio y eventos. Véase figura 1.6
1.6.7.2 SOUPA Extensión
Se extiende de SOUPA Core. Define vocabulario adicional para el soporte de tipos
específicos de aplicaciones y ejemplos provenientes de la definición de nuevas
extensiones de ontología. figura arriba

Estas ontologías son definidas con dos propósitos:
o Definir y extender el conjunto de vocabularios para soportar tipos específicos de
dominios y aplicaciones pervasivas.
o Demostrar cómo definir nuevas ontologías por medio de la extensión de las
ontologías SOUPA Core.

1.6.8 A MDD strategy for developing context-aware pervasive systems
Esta tesis propone un enfoque metodológico al desarrollo de sistemas pervasivos
conscientes de los contextos basados en ontologías y normas del MDD (Model-Driven
Development), y ofrece las siguientes contribuciones:

1. Un conjunto de modelos para la captura de datos del contexto en tiempo de
modelado.
2. Una ontología de contexto y un repositorio contextual OWL basado en esta
ontología para capturar datos del contexto en tiempo de ejecución.

Rojas, Christian
13

Introducción

3. Un framework para almacenamiento automático, gestión y procesamiento de
información del contexto en tiempo de ejecución.
4. Una infraestructura para la adaptación del sistema pervasivo con la finalidad de
mejorar la vida del usuario

Estos sistemas no solo deben capturar información del contexto, también deben
entenderlo y adaptar su comportamiento acorde a éste a partir de las preferencias del
usuario. En esta tesis se define una ontología de contexto y un repositorio contextual
OWL como un sistema capaz de almacenar en una máquina de lenguaje procesable
tanto la información contextual actual como la información contextual histórica.

Este framework automáticamente actualiza el repositorio contextual OWL de acuerdo
a los cambios producidos en la información contextual al tiempo de ejecución. Para
poder gestionar la localización del usuario se requiere que cada uno de ellos tenga un
dispositivo de localización (por ejemplo, un brazalete de identificación por radio
frecuencia) para ser identificados por los propios sensores. [Serral07]

1.6.9 Categorizaciones independientes de un Usuario.
1.6.9.1 GEEK
Un geek es una persona hábil para la informática, la electrónica y la tecnología, y
además tiene interés por los gadgets1 y accesorios digitales y/o novedosos.

Tanta fama ha cobrado este término que aquellos que se consideran GEEKS, han
desarrollado un código para poder distinguirse de entre las personas que no lo son.
Este código carente de sentido a simple vista contiene caracteres que identifican y
describen no sólo los conocimientos de la persona sobre los temas arriba mostrados,
sino también, de ciertas características físicas, de intereses socio-político-
económicos, de entretenimiento y más.

Cabe mencionar que cada una de las categorías y de las opciones operadas por esta
categorización tiene asignado un símbolo univoco (conjunto de caracteres carentes de
sentido en un contexto habitual), y formando una concatenación de acuerdo al orden
de petición, es como se forma el código geek, cuyo análisis y ejemplo cae fuera de los
intereses de este documento.

1. Gadget (Gizmo)
Obtenido de: http://es.wikipedia.org/wiki/Gadget ; Ultima consulta: Julio 2009
Es un dispositivo que tiene un propósito y una función específica, generalmente de pequeñas proporciones, práctico y a la vez novedoso. Los gadgets suelen
tener un diseño más ingenioso que el de la tecnología corriente.

Rojas, Christian
14

Introducción

1.6.9.2 AKTORS
AKTORS es una ontología creada por AKT (Advanced Kwnoledge Technologies), el
cual es fundado en EPSCR (Engineering and Physical Sciences Research Council)
el cual tienen como objetivo desarrollar y extender un rango de tecnologías
provenientes de métodos y servicios integrados de captura, modelado, publicación,
rehúso y gestión del conocimiento. [Akt08]

Ellos han creado una ontología para modelar a un usuario tomando en cuenta en gran
medida su ubicación física y los datos de geolocalización.

1.6.9.3 Amigo de un amigo (FOAF: FRIEND Of A Friend)
FOAF es un proyecto para la Web semántica que se inició en el año 2000, utilizando
tecnologías desarrolladas dentro de la Web semántica para describir relaciones
mediante RDF que puedan ser procesadas fácilmente por máquinas.

La idea detrás de FOAF es simple: la Web trata de realizar todas las conexiones entre
las cosas. FOAF proporciona algunos mecanismos básicos para que nos ayuden a
decirle a la agentes sobre las conexiones entre las cosas que interesan a los usuarios
finales.

FOAF es una tecnología sencilla que facilita el compartir y utilizar la información sobre
las personas y sus actividades (por ejemplo, fotos, calendarios, diarios), para
transferir información entre los sitios Web, y para extender automáticamente, fusionar
y re-usar en línea. [Miller00]

Para representar el lenguaje FOAF se ha descrito una especificación con diccionarios
de nombres, propiedades y clases usando tecnología RDF de W3C.

En la tabla 1, se muestra el análisis sintético de cada uno de los elementos
estudiados anteriormente, reflejando los parámetros más importantes.

Rojas, Christian
15

Introducción

Tabla 1.1. Análisis comparativo del estado del arte.

Uso en ambiente
Roles de Usuario

procesable OWL
Retroalimentación
o autoaprendizaje
Uso de agentes
ponderancias
Arquitectura
Exploración

Seguridad /
Privacidad

Lenguaje
domótico
Nombre

Uso de
[PLANS03] Ninguna Ninguna

[TRAJKOVA04] Implícita Jerárquica

[CHAN07] Implícita Jerárquica

[GAUCH04] Implícita Jerárquica

[SARJAKOSKI03] N/E Lineal
Explicita /
[YU05] Ninguno
Implícita
Núcleo +
[CHEN05] Explicita
Extensión
Núcleo +
[CHEN04] Explicita
Extensión
[SERRAL07] Explicita Lineal

[GEEK08] Explicita Lineal

[AKTORS08] Explicita Jerárquica

[MILLER00] Explicita Lineal

Núcleo +
Nuestro Enfoque Explicita
Extensión

N/E= No Especificado

Rojas, Christian
16

Introducción

1.7 ALCANCE DEL PROYECTO DE TESIS

El proyecto de tesis que se dispone en este documento, se conforma de acuerdo a 5
puntos importantes:

Los perfiles generados serán definidos en un lenguaje procesable (OWL).
Los perfiles generados responderán a un árbol de abstracción de nombres para su
explotación posterior (Véase 3.1.2)
La interfaz gráfica resultante tendrá módulos dinámicos que responderán de
acuerdo al contexto de los datos capturados al momento de la operación de dichos
módulos.
La ontología resultante en cada perfil corresponderá en su tamaño de acuerdo
con los datos capturados por el usuario correspondiente, conteniendo el núcleo
más las extensiones pertinentes y acordes a cada perfil.
La ontología resultante de cada perfil tendrá una correspondencia directa en las
clases y datos contenidos de acuerdo a un cierto dominio de aplicación. (Véase
3.1.2.3.1)

1.8 ORGANIZACIÓN DEL DOCUMENTO

Este documento de tesis ésta estructurado de la siguiente manera: En el capítulo 2 se
presentan los conceptos sobre las tecnologías involucradas en el desarrollo de la
tesis. En el capítulo 3, se muestran los casos de uso, escenarios, diagramas de
actividad, clases y secuencia que representan el análisis y diseño del proyecto
realizado. En el capítulo 4, se detalla el procedimiento seguido para la obtención del
prototipo. En el capítulo 5, se explica el uso de la aplicación así como segmentos de
código importantes. En el capítulo 6, se presentan los resultados de las pruebas. En el
capítulo 7, se presentan las aportaciones de la tesis, los trabajos futuros y las
publicaciones realizadas durante el desarrollo de la tesis.

Rojas, Christian
17

Introducción

Rojas, Christian
18

CAPÍTULO II. MARCO TEÓRICO

En este capítulo se presenta la teoría relacionada con el tema semántico aplicado en
éste trabajo de tesis. Se inicia describiendo los conceptos relacionados con el
proyecto en el ámbito semántico y continúa con los conceptos generales que se
utilizaran en el transcurso de este documento.

Marco teórico

2.1 CONCEPTOS SEMÁNTICOS
2.1.1 OWL
El Lenguaje de Ontologías Web (OWL) está diseñado para ser usado en aplicaciones
que necesitan procesar el contenido de la información en lugar de únicamente
representar información para los humanos. OWL facilita un mecanismo de
interoperabilidad de contenido Web más eficiente que los mecanismos admitidos por
XML, RDF, y esquema RDF (RDF-S) proporcionando vocabulario adicional junto con
una semántica formal. OWL tiene tres sub-lenguajes, con un nivel de expresividad
creciente: OWL Lite, OWL DL, y OWL Full.

La Web semántica se basará en la capacidad de XML para definir esquemas de
etiquetas a medida y en la aproximación flexible de RDF para representar datos. El
primer nivel requerido por encima de RDF para la Web semántica es un lenguaje de
ontologías que pueda describir formalmente el significado de la terminología usada en
los documentos Web.

OWL añade más vocabulario para describir propiedades y clases: entre otros,
relaciones entre clases (por ejemplo, desunión), cardinalidad (por ejemplo, "uno
exacto"), igualdad, más tipos de propiedades, características de propiedades (por
ejemplo, simetría), y clases enumeradas. [OWL09]

2.1.2 RDF
El fundamento o base de RDF es un modelo para representar propiedades
designadas y valores de propiedades. El modelo RDF se basa en principios
perfectamente establecidos de varias comunidades de representación de datos.

Las propiedades RDF pueden recordar a atributos de recursos y en este sentido
corresponden con los tradicionales pares de atributo-valor. Las propiedades RDF
representan también la relación entre recursos y por lo tanto, un modelo RDF puede
parecer un diagrama entidad-relación. (De forma más precisa, los esquemas RDF que
son objetos específicos de la categoría del modelo de datos RDF) son diagramas ER
(Entidad Relación). En la terminología del diseño orientado a objetos, los recursos
corresponden con objetos y las propiedades corresponden con objetos específicos y
variables de una categoría.

El modelo de datos de RDF es una forma de sintaxis-neutral para representar
expresiones RDF. La representación del modelo de datos se usa para evaluar la
equivalencia en significado. Dos expresiones RDF son equivalentes si y sólo si sus
representaciones del modelo de datos son las mismas. Esta definición de
equivalencia permite algunas variaciones sintácticas en expresiones sin alterar el
significado.

El modelo de datos básico consiste en tres tipos de objetos:
Rojas, Christian
20

Marco teórico

Recursos Todas las cosas descritas por expresiones RDF se denominan
recursos. Un recursos puede ser una página Web completa; tal
como el documento HTML "http://www.w3.org/Overview.html" por
ejemplo. Un recurso puede ser una parte de una página Web. Un
recurso puede ser también una colección completa de páginas o un
objeto que no sea directamente accesible vía Web.
Propiedades Una propiedad es un aspecto específico, característica, atributo, o
relación utilizado para describir un recurso. Cada propiedad tiene un
significado específico, define sus valores permitidos, los tipos de
recursos que puede describir, y sus relaciones con otras
propiedades.
Sentencias Un recurso específico junto con una propiedad denominada, más el
[declaraciones, valor de dicha propiedad para ese recurso es una sentencia RDF
enunciados] [RDF statement]. Estas tres partes individuales de una sentencia se
denominan, respectivamente, sujeto, predicado y objeto. El objeto de
una sentencia (es decir, el valor de la propiedad) puede ser otro
recurso o pude ser un literal; es decir, un recurso (especificado por
un URI) o una cadena simple de caracteres [string] u otros tipos de
datos primitivos definidos por XML. [RDF09]

2.1.3 W3C
Es un consorcio que tiene como visión la de guiar la Web a su potencialidad máxima a
modo de foro de información, comercio, comunicación y conocimiento colectivo,
mediante tecnologías inter-operativas, especificaciones, líneas maestras, software y
herramientas. [W3C04]

2.1.4 Ontología
Existen varias definiciones sobre éste concepto, entre ellas se encuentran:

Una ontología constituye "Una especificación formal y explicita de una
conceptualización compartida”. En esta definición, convertida ya en estándar,
conceptualización se refiere a un modelo abstracto de algún fenómeno del mundo del
que se identifican los conceptos que son relevantes; hace referencia a la necesidad
de especificar de forma consciente los distintos conceptos que conforman una
ontología. [Gruber]

“Una ontología es una base de datos que describe los conceptos en el mundo y
algunos dominios, algunas de sus propiedades y como los conceptos se relacionan
unos con otros”. [Weigand]

Rojas, Christian
21

Marco teórico

Ontología describe una cierta realidad con un vocabulario específico, usando un
conjunto de premisas de acuerdo con un sentido intencional de palabras del
vocabulario. [Guarino]

2.2 CONCEPTOS GENERALES
2.2.1 XSD
XML Schema es un lenguaje de esquema utilizado para describir la estructura y las
restricciones de los contenidos de los documentos XML de una forma muy precisa,
más allá de las normas sintácticas impuestas por el propio lenguaje XML. Se consigue
así una percepción del tipo de documento con un nivel alto de abstracción. Fue
desarrollado por el World Wide Web Consortium (W3C) y alcanzó el nivel de
recomendación en mayo de 2001. [XSD09]

Rojas, Christian
22

3. CAPÍTULO III. ANÁLISIS Y DISEÑO

En este capítulo se presentan los diagramas de caso de uso, la definición de escenarios y
los diagramas de actividad que corresponden a la fase de análisis. Así mismo se presenta
los diagramas de clase y de secuencia correspondiente a la etapa del diseño.

Análisis y diseño

3.1 ANÁLISIS
La figura 3.1 muestra el proceso de trabajo del proyecto, tomando en cuenta
bloques de manera abstracta.

Figura 3.1 Diagrama de bloques del proceso general del proyecto

Como se puede apreciar en la figura 3.1, el proceso de desarrollo se dividió en dos
segmentos, los referentes al entorno gráfico de la aplicación denominado “Interfaz”
y el referente a la programación inmersa, denominado “Operación con clases”, las
cuales se encuentran unidas mediante código.

A continuación se presentan los diagramas de caso de uso, la definición de
escenarios y los diagramas de actividad que corresponden a la fase de análisis del
proyecto, respectivo a la sección de “operación con clases” de acuerdo a figura
3.1. Y posteriormente se mostraran las partes importantes de análisis de la
sección de “Interfaz” de acuerdo a figura 3.1.

Rojas, Christian
24

Análisis y diseño

3.1.1 Análisis de operación con clases
En la figura 3.2 se muestra el diagrama general de casos de uso del proyecto y se
muestran las funciones principales que ofrece.

Figura 3.2 Diagrama general de casos de uso

En la figura 3.2 el usuario accede o crea su ontología previa autenticación y realiza
modificaciones en ella mediante el uso de la interfaz. Una vez que se ha
autenticado y definido si se creará, modificará o eliminará su ontología, el usuario
elegirá cual será el dominio de la aplicación hacia la cual se inclinaran los datos de
la captura.

Este caso de uso contempla el paquete:

mx.edu.cenidet.userontology.axiomsInference y mx.edu.cenidet.userontology.front

Rojas, Christian
25

Análisis y diseño

Figura 3.3 Diagrama de casos de uso de Operar con la ontología

Como se puede apreciar en la figura 3.3, se introdujeron dos actores más,
denominados “API de conexión” referida a OWL API la cual fue únicamente
consumida por el proyecto y como su nombre lo indica, tiene como funcionalidad
la de ofrecer un repositorio hábil para el manejo de una ontología definida; y
“Ontología” la cual es operada por la aplicación o creada si es que no existe, en la
cual recaerán todas las operaciones realizadas en el proyecto.

Tabla 3.1 Descripción del caso de uso Operar con la ontología
ID: CU-1 El diagrama de actividades que incluye el escenario de éxito
y los escenarios de fracaso se muestra en la figura 3.4
Nombre del Operar con la ontología
caso de uso
Actores Usuario, API de conexión, Ontología
Descripción Permite al usuario realizar operaciones sobre la ontología, como lo son
agregar, modificar y eliminar tanto de manera global como detallada.
Precondiciones Requisitos mínimos del sistema comunes para cualquier aplicación.
Poscondiciones Se obtendrá la ontología del usuario para poder ser reutilizada
Escenario de 1. El usuario ingresa al sistema para crear una nueva ontología
éxito 1 2. El proceso de autenticación es univoco y se comienza la captura de
datos
3. Se elige el dominio de la aplicación para la captura
4. La ontología es creada
Escenario de 1. El usuario ingresa al sistema para modificar su ontología
éxito 2 2. El proceso de autenticación es correcto
3. Se realizan las modificaciones pertinentes apropiadamente
4. La ontología es guardada
Escenario de 1. El usuario ingresa al sistema para borrar su ontología
éxito 3 2. El proceso de autenticación es correcto

Rojas, Christian
26

Análisis y diseño

3. Se realiza el borrado de la ontología
Escenario de 1. El usuario ingresa al sistema para realizar un agregado,
fracaso 1 modificación o borrado de su ontología.
2. El proceso de autenticación no es univoco y se lanza una
excepción controlada.
Escenario de 1. El usuario ingresa al sistema para realizar un agregado,
fracaso 1 modificación o borrado de su ontología.
2. El proceso de autenticación es correcto.
3. El usuario elije incorrectamente el dominio de la aplicación
4. Es necesario reiniciar el proceso de elección.
Incluye CU-1.1 Elegir operación de altas, bajas y consultas, CU-1.2 Elegir dominio
de aplicación, CU-1.1 Enlazar con ontología
Suposiciones Se supone que la aplicación importa la librería en donde se encuentra la
API

Rojas, Christian
27

Análisis y diseño

act CU-1 Operar con la ontología

Existent e
Autenticar Enlazar con ontología
(API)

Razonador
Nuevo
Validar usuario y
Elegir tipo de usuario
passw ord nuev o

No
Ontología consistent e Cancelar
peticiones
Si

Elegir dominio de
aplicacion Autenticacion correcta Si
Elegir operación a
ontología

Informar Ex cepción

Accesar a clases

Extensibilidad y
Deducción

Enlazar con ontología
(API)

Razonador
Cancelar peticiones y
Rollback a ej ecuciones
truncas No

Si Informar Ex cepción
Operar en Ontología Ontología consistent e

Figura 3.4 Diagrama de actividad del caso de uso CU-1 Operar con la ontología

A continuación se muestran las tablas de descripción de los casos de uso para
cada caso de uso dependiente de Operar con la ontología, así como su
correspondiente diagrama de actividad.

Tabla 3.2 Descripción del caso de uso Elegir operación de altas, bajas y consultas
ID: CU-1.1 El diagrama de actividades que incluye el escenario de éxito y
los escenarios de fracaso se muestra en la figura 3.5.
Nombre del Elegir operación de altas, bajas y consultas
caso de uso
Actores Elegir asunto de conexión.
Descripción Permitirá al usuario elegir cuál será el motivo de acceso a la ontología para
que el sistema utilice la interfaz adecuada para dicha acción.

Rojas, Christian
28

Análisis y diseño

Precondiciones 1. El usuario deberá haber pasado el proceso de autenticación
correctamente.
2. Deberá haberse seleccionado ya la ontología a utilizar ya sea nueva
o existente.
Poscondiciones 1. El usuario accederá a la interfaz pre programada para la operación
con las clases.
Escenario de 1. El usuario se autentica correctamente.
éxito 1 2. El usuario elige la operación a realizar.
3. La ontología es creada, modificada o eliminada correctamente.
4. La ontología es guardada.
Escenario de 1. El usuario ingresa al sistema para realizar un agregado, modificación
fracaso 1 o borrado de su ontología.
2. La ontología es inconsistente por cuestiones ajenas a la aplicación y
es detectada por el razonador.
3. Actuación del manejador de la excepción generada.
Incluye
Suposiciones Se supone que la aplicación importa la librería en donde se encuentra la API

Rojas, Christian
29

Análisis y diseño

act CU-1.1 Eleccion operacion con ontología

Seleccionar operacion a
ontología

(API)

Raz onador

Ontología consistent e
No
Informar Ex cepción

Si

Operación Leer y nav egar en la
ontología

Modficar

Mostrar interfaz apropiada Eliminar

Eliminar obj etos

Adaptar extensibilidad y
deducción Eliminar indiv iduals

(API)

Raz onador

Si
Ontología consistent e
No
Operar en ontología

Informar ex cepción

Manej ar excepción

Figura 3.5 Diagrama de actividad del caso de uso Elegir operación de altas, bajas y consultas

Rojas, Christian
30

Análisis y diseño

Tabla 3.3 Descripción del caso de uso Elegir dominio de aplicación
ID: CU-1.2 El diagrama de actividades que incluye el escenario de éxito y
los escenarios de fracaso se muestra en la figura 3.6
Nombre del Elegir dominio de aplicación
caso de uso
Actores Elegir modo de captura
Descripción Permitirá al usuario elegir cuál será la inclinación del proceso de captura,
para que el sistema haga distinguir visualmente cuales son los campos
recomendados y los optativos para el usuario de este dominio.
Precondiciones 1. El usuario deberá haber pasado el proceso de autenticación
correctamente.
2. Deberá haberse seleccionado la opción de una ontología nueva.
Poscondiciones 1. Las clases disponibles para la captura estarán distribuidas de
acuerdo al dominio de la aplicación elegido.
éxito 1 2. El usuario elige crear una ontología, y elige el dominio de la
aplicación.
3. El usuario captura los datos en una o varias corridas de la aplicación.
fracaso 1 2. El usuario elige crear una ontología, y elige el dominio de la
aplicación.
3. Debido a un error en la captura, la ontología se vuelve inconsistente y
es notada por el razonador.
4. Se lanza una excepción
Incluye
Suposiciones Se supone que la aplicación importa la librería en donde se encuentra la API

Rojas, Christian
31

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