Pesquisar os/com/por-meio-dos artefatos computacionais

Pimentel, Mariano
/pimentel.mariano
/pimentel.mariano
pimentel@uniriotec.br
Pesquisar os/com/através-dos
artefatos computacionais
(DSR-Model: Modelo para pesquisas em
Design Science Research)
Grupo de pesquisa INTERA
(Inteligência em Tecnologias Educacionais e Recursos Acessíveis)
Universidade Federal ao ABC (UFABC) - 19/05/2020
?

Pimentel, Mariano
/pimentel.mariano
/pimentel.mariano
pimentel@uniriotec.br
Pesquisar os/com/através-dos
artefatos computacionais
(DSR-Model: Modelo para pesquisas em
Design Science Research)
Grupo de pesquisa INTERA
(Inteligência em Tecnologias Educacionais e Recursos Acessíveis)
Universidade Federal ao ABC (UFABC) - 19/05/2020
Pesquisamos o desenvolvimento?
Pesquisamos o artefato?
Pesquisamos os usos?
Pesquisamos através do artefato?
O que é (medidas/características) o artefato?
Como são os humanos quando usam o artefato?
Como o artefato é apropriado pelos humanos?
Como o artefato afeta os humanos?

Pesquisas em Computação
Pesquisas típicas da
Ciência da Computação (CC)
Pesquisas típicas de
Sistemas de Informação (SI)
O que é (medidas/características) o artefato?
Como são os humanos quando usam o artefato?
Como o artefato é apropriado pelos humanos?
Como o artefato afeta os humanos?
OrganizaçõesTecnologias
Pessoas
Sistemas de
Informação
(LAUDON; LAUDON, 2014, p.15)

Pesquisamos ou Desenvolvemos
artefatos computacionais?
4
“Brincando de Geometria com Caco e Bia” (TCC, 1999)
“HiperDiálogo” (MSc, 2003)
Bate-papo para o “AulaNet” (DSc, 2006)

Pesquisamos ou Desenvolvemos
artefatos computacionais?
Camisa Musical Inteligente Tapetes Musicais Inteligentes
(SANTOS,2012)
(SANTOS,2015)

Sua pesquisa envolve o
desenvolvimento de algum ARTEFATO?
Construto Vocabulário conceitual de um domínio
Modelo Proposições que expressam relacionamentos entre os construtos
Framework Guia, conceitual ou real, que serve como suporte ou guia
Arquitetura Sistemas de estrutura de alto nível
Princípio de Projeto Princípios-chave e conceitos para guiar o projeto
Método Passos para executar tarefas – “como fazer”
Instanciação
Implementações em ambientes que operacionalizam construtos,
modelos, métodos e outros artefatos abstratos, nestes últimos, o
conhecimento permanece tácito
Teorias de Projeto
Conjunto prescritivo de instruções sobre como fazer algo para
alcançar determinado objetivo. Uma teoria geralmente inclui
outros artefatos abstratos tais como construtos, modelos,
frameworks, arquiteturas, princípios de design e métodos.
(VAISHNAVI; KUECHLER, 2015, p.20)

desenvolver artefato NÃO É fazer pesquisa científica

...desenvolver um artefato
não é fazer pesquisa científica!
“Em computação, os termos ciência e tecnologia
quase sempre andam tão juntos que
muitas pessoas têm dificuldade em distingui-los. (...)
Observa-se que, algumas vezes, dissertações e teses
em computação, bem como artigos científicos,
ainda são fortemente caracterizados como
apresentações meramente tecnológicas:
sistemas, protótipos, frameworks, arquiteturas, modelos, processos, todas
essas construções são técnicas,
e não necessariamente ciência.”
(Wazlawick, 2008).

No Brasil, os programas de computador têm o regime jurídico do “Direito Autoral”, do autor;
ou seja, é literatura ainda que o texto da obra esteja escrito numa linguagem formal.
?

“Ciência da Computação” é Ciência?
há

Como se faz “pesquisa científica”
em Computação?

em Computação?
“O objetivo da pesquisa em
sistemas de informação é
produzir conhecimento e
compreensão que possibilitem o
desenvolvimento e implementação
de soluções baseadas em
tecnologias para problemas
de negócios importantes
e ainda não resolvidos”
(HEVNER et al., 2004)

em Computação?
• É preciso seguir um MÉTODO?
• É preciso desenvolver um ARTEFATO?
• É preciso resolver um problema?
• É preciso fundamentar-se em teoria?
• É preciso fazer revisão de literatura do
Estado da Arte, Quadro teórico ou ... ?
• É preciso ser relevante?
• É preciso ser inédita?
• É preciso ter dados empíricos?
• É preciso ter achados técnicos ou
teóricos?
• É preciso teorizar?
• É preciso ser impessoal?

em Computação?
• É preciso seguir um MÉTODO?
• É preciso desenvolver um ARTEFATO?
• É preciso resolver um problema?
• É preciso fundamentar-se em teoria?
• É preciso fazer revisão de literatura do
Estado da Arte, Quadro teórico ou ... ?
• É preciso ser relevante?
• É preciso ser inédita?
• É preciso ter dados empíricos?
• É preciso ter achados técnicos ou
teóricos?
• É preciso teorizar?
• É preciso ser impessoal?
O que é CIÊNCIA?

TEORIA é a base e a finalidade de toda pesquisa científica
Em sua
pesquisa,
você faz
TEORIZAÇÃO?
(FILIPPO et al., 2011)
Qual a TEORIA
de base de sua
pesquisa?

Métodos de Pesquisa Científica
Quais deles pressupõem o
desenvolvimento de um
artefato computacional?

RIGOR da pesquisa científica
(Confiança, Credibilidade, Correção, Honestidade)
• Rigor Metodológico (epistemologia-metodologia)
• Experimento, Survey, Estudo de Caso...
... mas esses métodos não consideram o desenvolvimento de um
artefato tecnológico!!!
• Rigor Teórico (conhecimento sistematizado)
... desenvolvemos artefatos tecnológicos, mas não teorizamos:
• Comportamentos humanos: Comunicação, Linguística,
Psicologia, Cultura, Sociologia, Administração, Economia...

Pesquisa Relevante (ÚTIL) e Rigorosa
• “No Brasil, a pesquisa acadêmica não se transforma em
produtos ou serviços úteis a sociedade” (Dresch et al., 2015, p.1)
• Suas pesquisas são rigorosas: método e teoria?

Design Science Research
uma abordagem epistemológica para a
produção de conhecimento científico aliada ao
desenvolvimento de artefatos

As Ciências do Artificial
(1969)
Herbert Simon
Computação, Psicologia Cognitiva, Filosofia,
Sociologia, Economia, Administração Pública
1975 - Prêmio Turing da ACM
1978 - Prêmio Nobel de Economia

Entendendo o nosso mundo:
Artificial e Natural
“O mundo que
vivemos hoje é um
mundo muito mais
feito-pelo-homem,
artificial, do que um
mundo natural”
Deveria haver conhecimento de
“Ciência Artificial” sobre objetos e
fenômenos artificiais! (p.3)

CIÊNCIAs
• Ciência Formal (Lógica, Matemática) [instrumento, NÃO é ciência?]
• Ciência Empírica: explora, descreve, explica e prediz fenômenos a
partir de evidências empíricas
• Ciências Naturais (Física, Química e Biologia)
Ocupa-se dos seres, objetos ou fenômenos do mundo: suas características e
propriedades, como se comportam e interagem.
Descobrir como as coisas são e explicar o porquê.
Tem uma certa habilidade em predizer futuras observações.
Pesquisa objetiva (positivista), cientista afastado de seu objeto de estudo.
Ênfase em estudos quantitativos.
• Ciências Sociais (Sociologia, Política, Economia, Antropologia e História)
Descrever, entender e refletir sobre o ser humano e suas ações.
O conhecimento surge a partir do que as pessoas pensam a respeito de
determinado objeto.
Pesquisa com subjetividade (interpretativista), cientista tem proximidade com seu
objeto de estudo (pessoas).
Ênfase em estudos qualitativos.
➢Ciências do Artificial (Engenharia, Sistemas de Informação):
Prescrever soluções para problemas reais, projetar e construir sistemas que ainda
não existem para alcançar resultados melhores (MODIFICAR A REALIDADE!).
* Representa uma mudança de paradigma em relação às ciências tradicionais
POSITIVISTA
INTERPRETA-
TIVA
(em geral)
PRAGMÁTICA
(PROJETIVA)

Abordagens epistemológicas-metodológicas
Perspectiva de Pesquisa
Positivista Interpretativa Pragmática (Projetiva)
Ontologia
Uma única realidade.
Conhecível, probabilística
Múltiplas realidades,
socialmente construídas
Múltiplas alternativas de
estados do mundo,
contextualmente situadas,
possibilitadas socio-
tecnicamente.
Epistemologia
Objetiva, imparcial. Observador
separado da verdade (imparcial)
Subjetiva, i.e., valores e
conhecimento emergem da
interação pesquisador-
participante.
Conhecer pelo fazer:
construção objetivamente
restringida dentro de um
contexto. Circunscrição iterativa
revela significado.
Metodologia
Observação; quantitativo,
estatístico
Participação; qualitativa.
Hermenêutica, dialética.
Desenvolvimento. Avaliar o
impacto do artefato sobre o
sistema composto.
Axiologia: qual é
o valor (ética)
Verdade: universal e bonita;
predição
Compreensão: situada e
descrição.
Controle; criação; progresso
(melhoria, aperfeiçoamento);
compreensão.
(VAISHNAVI; KUECHLER, 2004)
MÉTODOS
Experimento
Survey
Modelagem
EtnografiaEstudo
de Caso
Pesquisa-ação
Métodos p/ DSR

Artefatos, Artifícios
Artefatos não são separados da natureza
Não têm dispensa para ignorar ou violar a lei natural.
Ao mesmo tempo, eles são adaptados para os objetivos e
propósitos humanos. Eles são o que são a fim de satisfazer
o nosso desejo de voar ou comer bem (p.3).
NÃO É é ficção!
PODE SER útil para compreender e mudar a realidade

Como fazer pesquisas na
perspectiva de Design-Science?
Modelo-DSR para pensar-fazer pesquisas em DSR

Modelo-DSR (origens...)
(SIMON, 1967)
Artificial e Natural

(HEVNER; CHATTERJEE, 2010, p.11)

Contexto
Social
Design
(de artefato)
Investigação
(questões de
conhecimento)
Contexto de
Conhecimentos
(Mat/Fil/Hum/Dsg)
Design Science
(WIERINGA, 2014, p.7)

Modelo-DSR (elementos centrais)
(PIMENTEL e colaboradores)

Modelo-DSR (+revisão de literatura)

Modelo-DSR (detalhamentos...)

Modelo-DSR (versão completa)

Modelo-DSR (instância “Tap.Mus.Int.”)
(SANTOS, 2020)

Modelo-DSR (instância “TurnChat”)
(MEZINI, 2020)

Modelo-DSR (instância “ProVis3D”)
Avaliação Empírica: Estudo de Casos
Estudo de Casos em que médicos irão discutir casos clínicos visando a uma tomada de decisão a partir da
visualização tridimensional de imagens médicas projetadas em óculos de Realidade Aumentada e com interação em
um ambiente virtual. Serão discutidos 4 casos clínicos: câncer de pulmão (cirurgião de tórax + clínico geral); câncer
de fígado nº1 (radiologista geral + clínico geral); câncer de fígado nº2 (dois cirurgiões + clínico geral); e
má formação congênita (médico radiologista, especialista em medicina fetal + clínico geral). O clínico geral que
participará da discussão de todos os casos é o próprio pesquisador (pesquisa participativa). Os demais 5 médicos
constituem as unidades de análise desta pesquisa. As discussões entre os médicos serão registradas em vídeo para
apoiar a observação sobre o uso do artefato em pesquisa. Após cada sessão de uso do artefato, os médicos serão
entrevistados sobre a experiência vivida.
Questão para
Avaliação do Artefato
A visualização interativa tridimensional
em realidade aumentada possibilita
obter informação de valor que apoia a
tomada de decisão clínica?
Questão para
Avaliação das Conjecturas
A visualização interativa tridimensional
em realidade aumentada cria uma
linguagem que possibilita aos médicos
produzirem novos conhecimentos?
Critérios de
Aceitação
Promover
informação útil para
tomada de decisão
clínica
Conhecimento sobre
Problema e Contexto
• Raciocínio Diagnóstico e Teoria do
Processo Dual (KAHNEMAN, 2011;
(CROSKERRY, 2009; SAPOSNICK, 2016)
• Decisão Médica (SCHWATZ,2011)
• Thinking, Fast and Slow (Kahneman,
2011)
PROBLEMA EM CONTEXTO
Incerteza na
tomada de decisão clínica
ARTEFATO: PROVIS3D
PROPEDÊUTICA COM VISUALIZAÇÃO
TRIDIMENSIONAL EM REALIDADE
AUMENTADA
Visualização interativa tridimensional de
casos clínicos por meio de realidade
aumentada (via óculos)
CONJECTURAS:
• Tecnologias produzem linguagem;
• As pessoas, ao adquirirem uma
linguagem, desenvolvem novas formas
de pensar e se expressar, que produzem
novos conhecimentos.
Estado da Técnica
• Realidade Virtual e Aumentada no
contexto da Medicina (COURTIER,2019;
MATYAL, 2017; SILVA,2018; ZHU, 2017)
• Técnicas: segmentação, ambientes
virtuais, realidade aumentada, interação
via movimento de mãos
Quadro Teórico
• Historiografia da Medicina considerando
as tecnologias de visualização que
provocaram revoluções nesta área.
• Pensamento e Linguagem (VYGOTSKY,
1934)
Achados
Teóricos
Achados
Técnicos
Critérios de
Verificação
Ser capaz de
visualizar e interagir
com um caso clínico
pelos óculos de
Realidade
Aumentada (RA)
o uso do artefato possibilita avaliar
se o problema foi resolvido/mitigado
e se as conjecturas parecem válidas
conjecturas comportamentais
direcionam a concepção do
artefato
fundamenta
verifica
procuraprocura
acrescenta
fundamenta fundamenta
fundamenta
fundamenta
o problema num contexto
direciona a concepção do
artefato
Quadro epistemológico-metodológico
• Pesquisa através de Design (FINDELI, 2004; ...)
• Design Science Research (PIMENTEL et al, 2019;
PIMENTEL 2019; SIMON, 1996; HEVNER et al., 2004,
2010; HEVNER; CHATTERJEE, 2010; ..)
• Estudo de Caso Interpretativo (ANTONIO et al., 2019;
YIN, 2017)
• Entrevista (NICOLACI-DA-COSTA, 2007)
• Técnica de Codificação (CHARMAZ, 2005)
acrescenta
validadireciona
direciona
avalia avalia
(FRAJHOF, 2020)

Reflexões/Comparações sobre
DSR-Model e alternativas...

DSR-Model: o que é/não-é pesquisa científica?
AVALIAÇÃO EMPÍRICA
Sessão de uso do artefato:
casos/oficinas/sessões...
Técnica de coleta/produção dos dados:
testes/questionário/entrevistas...
Técnica de análise/interpretação dos dados:
estatística/análise do
discurso/hermenêutica...Questões/Hipóteses para
avaliação do Artefato
Enunciar questão(ões)/hipótese(s) de
pesquisa para investigar se o problema
foi resolvido/mitigado pelo uso do
artefato
Questões/Hipóteses para
avaliação das Conjecturas
pesquisa para investigar se as
conjecturas comportamentais parecem
válidas
Critérios de
Aceitação
Definir os critérios
para aceitar/recusar
uma solução como
sendo satisfatória
para o problema
Conhecimento sobre
Problema e Contexto
Listar as principias referências relacionadas
ao problema e ao contexto:
• contexto onde o problema ocorre;
• definição e exemplificação do problema;
• relevância em resolver o problema;
• causas e consequências do problema.
Indicar o problema e o contexto em que
ocorre. Defina o problema em termos
de causas-consequências,
comportamentos, tecnologias,
processos, práticas, cultura etc.
ARTEFATO
Caracterizar o artefato concebido para
resolver/mitigar um problema com base
nas conjecturas comportamentais.
Caracterizar os pontos-chave inovadores
do artefato.
CONJECTURAS COMPORTAMENTAIS
Listar as conjecturas sobre comportamento humano-
organizacional-social consideradas na concepção do
artefato:
• Conjectura 1: As pessoas pensam / desejam / fazem
tal coisa;
• Conjectura 2: As pessoas ...
Estado da Técnica
Listar as principias referências relacionada
à concepção e desenvolvimento do
artefato:
• artefatos relacionados;
• patentes e artigos científicos;
• técnicas e princípios de design.
Quadro Teórico
Listar as principias referências que fundamentam as
conjecturas comportamentais:
• teorias
• modelos
• construtos
• ...
Achados Teóricos
Enunciar as contribuições para Quadro
Teórico:
• Contribuição 1: ...
Achados Técnicos
Enunciar as contribuições para Estado da
Técnica:
Critérios de
Verificação
Indicar como verificar
se o artefato foi
construído
corretamente
(se funciona)
conjecturas
artefato
verifica
investiga
acrescenta
procura
fundamenta
fundamenta
um artefato é projetado
para resolver/mitigar um
problema num contexto
Quadro
epistemológico-metodológico
à metodologia desta pesquisa:
• Abordagem epistemológica
• Método de pesquisa
• Técnicas de produção/coleta de dados
• Técnicas de análise/interpretação
direciona
direciona
avalia avalia
investiga
procura
avalia
acrescenta
fundamentafundamenta

Pesquisa aplicada sem teoria
não é pesquisa-científica, é pesquisa-técnica
artefato
válidas
Critérios de
Aceitação
uma solução como
sendo satisfatória
para o problema
Conhecimento sobre
Problema e Contexto
ARTEFATO
do artefato.
artefato:
tal coisa;
Estado da Técnica
artefato:
Quadro Teórico
• teorias
• modelos
• construtos
• ...
Achados Teóricos
Teórico:
Achados Técnicos
Técnica:
Critérios de
Verificação
se o artefato foi
construído
corretamente
(se funciona)
conjecturas
artefato
verifica
investiga
acrescenta
procura
fundamenta
fundamenta
Quadro
direciona
direciona
avalia avalia
investiga
procura
avalia
acrescenta

Avaliar as qualidades de um artefato é
uma ação técnica... (não é pesquisa científica)
artefato
válidas
Critérios de
Aceitação
uma solução como
sendo satisfatória
para o problema
ARTEFATO
do artefato.
artefato:
tal coisa;
Estado da Técnica
artefato:
Quadro Teórico
• teorias
• modelos
• construtos
• ...
Achados Teóricos
Teórico:
Achados Técnicos
Técnica:
Critérios de
Verificação
se o artefato foi
construído
corretamente
(se funciona)
conjecturas
artefato
verifica
investiga
acrescenta
procura
fundamenta
fundamenta
Quadro
direciona
direciona
avalia avalia
investiga
procura
avalia
acrescenta
fundamenta
Conhecimento sobre
Problema e Contexto
fundamenta

Prova de conceito não é suficiente...
artefato
válidas
Critérios de
Aceitação
uma solução como
sendo satisfatória
para o problema
Conhecimento sobre
Problema e Contexto
ARTEFATO
do artefato.
artefato:
tal coisa;
Estado da Técnica
artefato:
Quadro Teórico
• teorias
• modelos
• construtos
• ...
Achados Teóricos
Teórico:
Achados Técnicos
Técnica:
Critérios de
Verificação
se o artefato foi
construído
corretamente
(se funciona)
conjecturas
artefato
verifica
investiga
acrescenta
procura
fundamenta
fundamenta
Quadro
direciona
direciona
avalia avalia
investiga
procura
avalia
acrescenta

Design-Thinking e DSR-Model
Design Thinking
Foco no design de produtos
para contextos reais e
pessoas em potencial
DSR-Model
Além do foco no design, é
preciso realizar pesquisa
científica (literatura +
avaliação empírica + teorias)

DSR-Methodology e DSR-Model
DSR-Methodology
Processo (o quê e quando)
Foco no problema/contexto e
no desenvolvimento
Teoria é racional, não é foco
Avaliação positivista
DSR-Model
Procedimentos (o quê)
Interrelação entre os
elementos da pesquisa
Foco também em teoria
Avaliação independente
(positivista ou interpretativa)
(PEFFERS et al., 2007)

DSR-Model e Hevner’Framework
Design Science Research Cycles
(Hevner; 2007)
DSR-checklist
(Hevner & Chatterjee; 2010)
DSR-Model
elementos da pesquisa (modelo)
Questions
1.What is the research question (design requirements)?
2.What is the artifact? How is the artifact represented?
3.What design processes (search heuristics) will be used to build the artifact?
4.How are the artifact and the design processes grounded by the knowledge base?
What, if any, theories support the artifact design and the design process?
5.What evaluations are performed during the internal design cycles? What design
improvements are identified during each design cycle?
6.How is the artifact introduced into the application environment and how is it field
tested? What metrics are used to demonstrate artifact utility and improvement over
previous artifacts?
7.What new knowledge is added to the knowledge base and in what form (e.g., peer-
reviewed literature, meta-artifacts, new theory, new method)?
8.Has the research question been satisfactorily addressed?

DSR-Model e Wieringa’s Cycles
Ciclo de Design e Ciclo Empírico
(WIERINGA, 2014, p.28,112)
DSR-Model
elementos da pesquisa (modelo)

Para saber mais...
e conclusão

Sugestões p/ Quadro
Epistemológico-Metodológico

DSR vem mudando minha práxis de pesquisa
científica
• CONJECTURAS TEÓRICAS com base em
quadro teórico (revisão de literatura NÃO
garante um QUADRO TEÓRICO)
• ARTEFATO deve resolver um problema
(avanço no design) e possibilitar investigar
as conjecturas teóricas (avanço no
conhecimento científico)
• ACHADOS técnicos e teóricos (teorização)
• METODOLOGIZAÇÃO (em vez de um
Método de Pesquisa Científica tradicional):
DEFENDER a posição epistemológica-
metodológica, os passos da pesquisa, os
instrumentos para a coleta/produção de
dados, e o estilo da escrita sobre a pesquisa

PLIM-PLIM: me citem!
http://metodologia.ceie-br.org/wp-
content/uploads/2018/10/cap1_5.pdf
https://www.br-
ie.org/pub/index.php/rbie/article/view/7177/5547
http://www.seer.unirio.br/index.php
/isys/article/view/6686/6255

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