Visualization of intensional and extensional levels of ontologies

Abstract

Visualization techniques have been used for the representation of ontologies to allow the comprehension of concepts and properties in specific domains. Techniques for visualizing ontologies should be based on effective graphical representations and interaction techniques that support users tasks related to different entities and aspects. Ontologies can be very large and complex due to many levels of classes’ hierarchy as well as diverse attributes. In this work we propose a multiple, coordinated views approach for exploring the intensional and extensional levels of an ontology. We use linked tree structures that capture the hierarchical feature of parts of the ontology while preserving the different categories of classes. We also present a novel use of the Degree of Interest notion in order to reduce the complexity of the representation itself while drawing the user attention to the main concepts for a given task. Through an automatic analysis of ontology aspects, we place the main concept in focus, distinguishing it from the unnecessary information and facilitating the analysis and understanding of correlated data. In order to synchronize the proposed views, which can be easily adapted to different user tasks, and implement this new Degree of Interest calculation, we developed an interactive ontology visualization tool called OntoViewer. OntoViewer was developed following an iterative cycle of refining designs and getting user feedback, and the final version was again evaluated by ten experts. As another contribution, we devised a set of guidelines to help the design and evaluation of visualization techniques for both the intensional and extensional levels of ontologies.

Técnicas de visualização de informaçoes têm sido usadas para a representação de ontologias visando permitir a compreensão de conceitos e propriedades em domínios específicos. A visualização de ontologias deve ser baseada em representaccões gráficas efetivas e téquinas de interação que auxiliem tarefas de usuários relacionadas a diferentes entidades e aspectos. Ontologias podem ser complexas devido tanto à grande quantidade de níveis da hierarquia de classes como também aos diferentes atributos. Neste trabalho, propo˜e-se uma abordagem baseada no uso de múltiplas e coordenadas visualizações para explorar ambos os níceis intensional e extensional de uma ontologia. Para tanto, são empregadas estruturas visuais baseadas em árvores que capturam a característica hierárquiva de partes da ontologia enquanto preservam as diferentes categorias de classes. Além desta contribuição, propõe-se um inovador emprego do conceito "Degree of Interest" de modo a reduzir a complexidade da representação da ontologia ao mesmo tempo que procura direcionar a atenção do usuádio para os principais conceitos de uma determinada tarefa. Através da análise automáfica dos diferentes aspectos da ontologia, o principal conceito é colocado em foco, distinguindo-o, assim, da informação desnecessária e facilitando a análise e o entendimento de dados correlatos. De modo a sincronizar as visualizações propostas, que se adaptam facilmente às tarefas de usuários, e implementar esta nova proposta de c´calculo baseado em "Degree of Interest", foi desenvolvida uma ferramenta de visualização de ontologias interativa chamada OntoViewer, cujo desenvolvimento seguiu um ciclo interativo baseado na coleta de requisitos e avaliações junto a usuários em potencial. Por fim, uma última contribuição deste trabalho é a proposta de um conjunto de "guidelines"visando auxiliar no projeto e na avaliação de téncimas de visualização para os níceis intensional e extensional de ontologias.