Construtor de Ontologias BIM GIS

_{Prof. José Luis Menegotto.}

• _{DEG/POLI/UFRJ. Escola Politécnica da UFRJ.}
• _{PEU Programa de Pós-graduação em Engenharia Urbana}
• _{PPE Programa de Pós-graduação em Estruturas}

Versão 1.00. Programada em Dynamo para Revit 2024

A versão 1.0 do Construtor foi programada em Designscript para rodar no ambiente Dynamo em Revit 2024. A versão le os arquivos Excel onde deve estar estruturado o campo ontológico do domínio tratado. O programa gera a ontologia em arquivo OWL escrito em sintaxe Manchester. Este é um trabalho acadêmico em contínuo desenvolvimento regularmente atualizado.

Versão 2.00. Programada para executar em Desktop Windows

Na versão 2.0 foi modificada a estrutura dos arquivos Excel e incorporada a criação de arquivos em formato Turtle (ttl) simultamente aos arquivos OWL escritos em sintaxe Manchester.

• Construtor Ontológico Versão 2.00 para a linha de Prompt de Windows

Versão 3.00. Programada para executar Revit como API

• Construtor Ontológico Versão 3.00 Revit API

Ontologias modeladas em OWL permitem que tanto os seres humanos como os agentes algorítmicos possam ler e interpretar dados, favorecendo a conformação de ambientes integradores de processos. No projeto Ontologia BIM-GIS foi implementado um construtor de ontologias com saída em formato OWL (Ontology Web Language). O objetivo é aumentar a integração entre o conhecimento produzido nos domínios CAD-BIM-GIS e a infraestrutura cognitiva digital da Web Semántica, dentro do paradigma de dados abertos e conectados (Open Linked Data).

As ontologias são, de acordo com Gruber, "uma especificação explicita de uma conceptualização". Dentro do domínio de conhecimentos AECO podem ser utilizadas para especificar explicitamente conceitos de projetos arquitetônicos e urbanos, seus elementos, os seus processos, etc. Podem ajudar na tarefa de integrar modelos de informação diferentes como IFC, Revit, CityGML, KML, OSM, etc. As descricões e axiomas definidos deveriam auxiliar projetistas e gestores a conhecer e acompanhar o projeto em todo o ciclo de vida. O projeto parte da hipótese de que as tecnologias CAD-BIM-GIS somente serão integradas se o conhecimento projetual, acumulado ao longo dos anos, for expresso e ordenado em redes de dados abertos e conectados, segundo conceitualizara Tim Berners-Lee. Esse conceito permite montar uma infraestrutura digital compartilhada de conhecimentos dentro da Web-semântica. Portanto, se as Normas Técnicas expressam o conhecimento industrial acumulado ao longo do tempo, seria conveniente traduzi-las em ontologias de domínio específico e disponibilizá-las de modo aberto e irrestrito para beneficiar os fluxos de dados, informações e conhecimentos. Não seria esse um retorno do conhecimento às suas fontes? O construtor pretende ser uma contribuição para realizar este empreendimento.

O projeto sustenta que é altamente recomendável que ontologias OWL sejam desenvolvidas e publicadas de modo irrestrito por:

• Organizações normativas como a ABNT, que sirvam como silos abertos de irradiação do conhecimento industrial.
• Catálogos de fabricantes, que conhecem os seus produtos e processos.
• Códigos de Edificações e Regulamentos, que definem as vocações morfológicas das cidades.
• Cada projeto novo construído, que carrega implícito consigo novos conhecimentos.
• Cada projeto existente, que carrega conhecimentos latentes.

Estruturas axiomáticas ontológicas deveriam ser publicadas para melhorar os fluxos de verificação e validação de projetos num processo aberto que poderia acontecer sistematicamente de modo contínuo e permanente durante o projeto. A evolução dos sistemas de produção de projetos indica que o paradigma de informação teria que ir se deslocando para um paradigma que coloque o conhecimento no início do processo de projeto. O seguinte projeto está inserido dentro do paradigma de modelação de dados conhecido como Neuro-Simbólica no qual combinam-se técnicas de consultas a bases de conhecimentos baseadas em grafos, ML, LLM e consultas SPARQL.

Para que todo o mecanismo de consulta funcione, um dos primeiros passos é possuir bases de conhecimentos formalizadas a partir de ontologias (a parte simbólica das técnicas). Essa é a função do construtor aquí apresentado. Os arquivos OWL em sintaxe Manchester são criados a partir de um conjunto de planilhas Excel estruturadas com o conteúdo do domínio e uma macro programada a medida em Designscript que lê as planilhas e escreve os arquivos OWL. Posteriormente, as ontologias podem ser abertas no editor Protégé para visualizar, testar e depurar a estrutura axiomática proposta. Os módulos desenvolvidos devem ter um prefixo único (fofu: urba: rede: hid:) caracterizando o Namespace do domínio axiomatizado (ambientes, esquadrias, SUS, normas, etc).

A versão 2.0 do programa, foi preparada para rodar no Prompt do Windows e para produzir a saída da ontologia em formato Turtle (ttl)

Exemplos com filtros SPARQL em plataforma Yasgui-Triply usando recursos RDF

• Veja exemplos de uso de tecnologia RDF

Exemplos com filtros SPARQL em plataforma AllegroGraph usando recursos RDF

Nota:

      Como se trata de uma pesquisa acadêmica o servidor configurado utiliza uma   
      licença gratuita do AllegroGraph que deve ser reiniciada se permanecer  
      inativa por 12 hs. Caso a plataforma esteja fora do ar, retorne 
      mais tarde para fazer a consulta. 

• Exemplo 01: Filtra Compartimentos

• Exemplo 02: Filtra Salas

• Exemplo 03: Filtra Códigos ABNT 15965

• Exemplo 04: Filtra Ambientes do SUS

Exemplos com filtros SPARQL em plataforma Stardog usando recursos RDF

• Exemplo 01: Filtra Elementos IFC

Mais informaçoes sobre o tema no Livro:

• O modelo digital. Técnica e arte algorítmica em BIM.

Leitura e análise dos arquivos OWL em Protegé

Canal YouTube: Videos com explicação dos conteúdos e metodologias das funções

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18. Bibliografia

19. Publicações