Um Sistema Tutor Inteligente Multiagentes em Anatomia Óssea do Crânio

Um Sistema Tutor Inteligente Multiagentes em Anatomia Óssea do Crânio Ig I. Bittencourt1, Roberta T. Rocha3, Carolina G. Abreu4, Raphael Pinho5, Edilson Ferneda6, Evandro de B. Costa7, Lourdes M. Brasil8, Ana Paula B. da Silba9 1,7

Instituto de Computação/UFAL, Maceió, Brasil, Centro de Ciência e Tecnologia/UCB, Brasília, Brasil e-mails: [email protected], [email protected] [email protected], [email protected], [email protected], [email protected], [email protected], [email protected] 2,3,4,5,6,8,9

Resumo – Este trabalho apresenta resultados parciais do Projeto “Sistemas Virtuais de Ensino e Treinamento Baseados na Internet para Suporte à área da Saúde” (MCT/FINEP – Ação Transversal – Software, Edital 06/2004). Nesta perspectiva, busca-se (i) prover um ambiente de estruturas anatômicas através de visualização, navegação e interação em terceira dimensão e (ii) criar um sistema tutor para educação médica para aprendizagem de anatomia humana. Neste primeiro momento, enfatizamos o domínio do crânio humano. Este trabalho insere-se na área de educação médica via Sistemas Tutores Inteligentes com ontologias como formalismo de representação do domínio da aplicação. Palavras-chave: Educação em Saúde, Sistemas Tutores Inteligentes, Sistemas Multiagentes, Anatomia. Abstract - This work presents partial results of the Project “Virtual Systems of Education and Training based on Internet for Supporting to Health Area”. In this perspective, we are enquired (i) to provide an environment of anatomical structures through the visualization, navigation and interaction in a three-dimensional and (ii) to create a tutor system for medical education for learning of human anatomy. In this first moment, we are emphasizing the domain of the human skull. This work is placed in the Medical Education area for Intelligent Tutoring Systems, which it has using ontologies as a representation format of the application domain. Key-words: Education in Health, Intelligent Tutoring Systems, Multiagent Systems, Anatomy. Introdução Diversos trabalhos integram resultados de pesquisa que compõem uma área ampla de investigação denominada Informática na Educação. O fato dos antigos sistemas educacionais não terem o poder de se adaptar ao estudante foi uma limitação que fez com que se criassem os Sistemas Tutores Inteligentes (Intelligent Tutoring Systems) - STI, capazes de tomar decisões pedagógicas, adaptando a apresentação do conteúdo a certas características do aluno [3]. STIs devem considerar o conhecimento prévio de um aluno, seus estilos de aprendizado e seu entendimento sobre os tópicos que o sistema lhe apresenta. Tipicamente, STIs buscam ensinado algo a alguém de alguma forma. A complexidade envolvida nesse processo tem motivado algumas propostas de STI a usar uma arquitetura multiagente [3]. Por outro lado, a evolução dos conhecimentos e tecnologias em saúde, torna necessário um ensino voltado para a formação de profissionais com ampla visão genérica da medicina e com a habilidade de buscar constantemente sua especialização e atualização profissional. Este trabalho busca disponibilizar um ambiente de visualização volumétrica de estruturas ósseas e

um sistema tutor voltado para a educação médica para o ensino de anatomia humana. Este trabalho situa-se na área de Educação Médica mediada por STIs, servindo-se das ontologias como forma de representação da terminologia do domínio de aplicação. Materiais e métodos As ontologias, cada vez mais utilizadas no processo de desenvolvimento de sistemas computacionais [1], podem ser definidas como uma especificação formal e explicita de uma conceitualização objetivando o seu compartilhamento. Dentre as diversas ferramentas hoje disponíveis para a construção de ontologias, destaca-se o ambiente Protégé [2], empregado, neste projeto, para a construção de uma ontologia no domínio da Anatomia, utilizada no desenvolvimento de um sis-tema tutor em anatomia óssea do crânio. Um STI foi criado levando em consideração uma arquitetura baseada de agentes (Figura 1), de acordo com o modelo MATHEMA [9]. Estudante – agente interessado em aprender algo sobre um dado domínio. UI Estudante – representa o elo entre o Aprendiz Humano e o Agente Coordenador. É responsável por desempenhar o papel de comunicação do agente tutor com o Aprendiz e vice-versa.

SATA – A Sociedade de Agentes Tutores Artificiais possui agentes que podem cooperar entre si para promoverem a aprendizagem de um aprendiz durante uma resolução de problema. Agente Coordenador – Faz a comunicação entre UI Estudante e a SATA; possui o conhecimento social das habilidades de cada agente da SATA, possibilitando a cooperação/coordenação em resolução de problemas complexos; informa qual agente irá apoiar o estudante em dado momento. SEH – A Sociedade de Especialistas Humanos é uma fonte externa de conhecimento ao sistema definido para SATA, desempenhando, por vezes, o papel de oráculo, dando suporte à SATA. É, portanto, responsável pela incrementabilidade nas capacidades cognitivas da SATA. GUI Manutenção – representa principalmente um elo (interface) entre a SEH e a SATA, provendo uma interação entre elas. Para isso, oferece os meios necessários para a SEH realizar operações de manutenção na SATA. Fornece ainda os meios para se criar SATA. Professor – Agente externo interessado em tutorar o estudante e avaliar o seu andamento. UI Professor – Representa o elo entre o professor e os dados de interação do estudante com os agentes da SATA. Através desta interface, o professor pode acompanhar as avaliações do estudante, bem como enviar tarefas ao estudante. Ontologia – Representação do conhecimento que dá suporte à especificação das informações dos estudantes, estratégias pedagógicas e modelagem do domínio e viabiliza a manutenção dos AT através da SEH.

Figura 1: Arquitetura do STI Resultados A Figura 2 representa o conteúdo apresentado por um AT. As palavras à esquerda são termos existentes na ontologia do domínio que possibilitam ao estudante uma navegação tradicional em hipertexto, que pode ainda explorar o conteúdo a partir do modelo 3D. Referências [1] Mizoguchi, R. (2000), “A Personal History of AI Research Activity - Expert System, Knowledge Engineering and Ontological Engineering”, In: Proceedings of the The 6th Symposium on Management, Zlatibor, Yugoslavia, 2000. [2] Protégé. (2000), “Protégé Ontology Editor and Knowledge Acquisition System”. Disponível em http://protege.stanford.edu. [3] Costa, E. B. (1997), Um Modelo de Ambiente Interativo de Aprendizagem Baseado numa Arquitetura Multi-Agentes Tese de Doutorado,

Anatomia - Introdução - A célula - Tecidos - Sistema tegumentar - Sistema esquelético Funções do esqueleto Classificação dos ossos Estrutura do osso Desenvolvimento do osso Esqueleto axial Coluna Vertebral Cabeça Abóbada craniana Frontal Parietal Occipital Base da cavidade craniana Palato ósseo Órbita Cavidade do nariz Passagens através do crânio Seios Paranasais Ossículos da audição Tórax Esqueleto apendicular - Articulações - Sistema muscular - Anatomia de superfície - Sistema circulatório

Figura 2: Exemplo de conteúdo disponibilizado pelo STI