Teste de mutação para ontologias OWL

Abstract

Resumo: Ontologias representam especi_ca_c~oes formais sobre conceitos de um dom__nio e as rela_c~oes entre eles. Elas desempenham um papel fundamental para descrever sem^anticas de dados e atuam como uma espinha dorsal em sistemas baseados em conhecimentos. A diversidade de m_etodos de modelagem de ontologias proporciona que defeitos sejam inseridos durante o desenvolvimento, possibilitando a ocorr^encia de falhas sint_aticas e sem^anticas. M_etodos de testes j_a foram propostos visando revelar falhas em ontologias, entretanto n~ao possibilitam identi_car os defeitos existentes. Com a _nalidade de diminuir o n_umero de defeitos na modelagem de ontologias, _e apresentada neste trabalho a de_ni_c~ao de um processo para a aplica_c~ao do teste de muta_c~ao para ontologias OWL, visando revelar defeitos em ontologias, assim como os seus tipos. Para a gera_c~ao dos mutantes foram propostos 25 operadores de muta_c~ao, por_em, neste trabalho 19 foram aplicados nos modelos em teste. Para a aplica_c~ao do teste foi realizado um estudo de caso no contexto de registros eletr^onicos de sa_ude, onde arqu_etipos openEHR de_nidos na linguagem ADL, foram convertidos para ontologias OWL e submetidos ao processo de teste. Para auxiliar o processo de gera_c~ao dos mutantes e execu_c~ao dos dados de teste, utilizou-se a ferramenta Prot_eg_e de cria_c~ao e edi_c~ao de ontologias. O m_etodo de teste mostrou-se e_caz para determinar a corretude de ontologias, sendo poss__vel gerar um alto n_umero de mutantes e um alto escore de muta_c~ao atrav_es dos operadores propostos e dos dados de teste utilizados, podendo-se identi_car e analisar os defeitos inseridos durante o desenvolvimento. Palavras-Chave: Ontologias. Defeitos de modelagem. Teste de muta_c~ao.

Abstract: Ontologies represent formal speci_cations about the domain concepts and the relation between them. They have a fundamental role to describe data semantics and act as a backbone in systems knowledge-based. The insertion of defects during an ontology development is common, causing the occurrence of syntactics and semantics faults. Test methods have been proposed aiming to show faults in ontologies. However these methods does not identify the faults sources. In order to decrease the number of these defects in an ontology design, the de_nition of a process for the application of mutation test to OWL ontologies is presented. It is possible to show existing defects and their types. To generate the mutants, 25 mutation operators have been proposed, but on this paper 19 were applied on models being tested. The application of the test is done by a case study. It was conducted on the context of electronic health records, with openEHR archetypes. These archetypes were written in ADL language, converted to OWL ontologies and submitted to the testing process. It was used Prot_eg_e, a tool of creation and edition of ontologies, to assist the process of mutants generation and test data execution. The test method was e_cacious to determine the correctness of ontologies and was possible to generate a su_cient number of mutants and a high mutation score. Through the proposed operators and the test data used, it was possible identify and analyze the defects inserted during the development. Key-words: Ontologies. Design defects. Mutation test.