Modelo de orquestração baseado em contexto para a coordenação da resposta a desastres e emergências

Abstract

Desastres e Emergências são eventos que impactam comunidades locais, regionais e até globais podendo causar enormes perdas econômicas, ambientais, em infraestruturas e, mais importante, humanas. A complexidade destes eventos é um desafio contemporâneo, pois a diversidade dos seus tipos implica em diferentes tecnologias, sistemas e processos necessários para reagir a eles. Neste cenário, a coordenação da resposta a desastres e emergências de forma integrada é um desafio ainda maior, onde os ?Sistemas de Gerenciamento de Desastres e Emergências? (Disasters and Emergency Management Systems - DEMS) podem constituir-se em ferramentas de solução tecnológica. Por outro lado, as tecnologias de ontologias da Web Semântica, atualmente, são pesquisadas como solução para a integração de diversas fontes e padrões de dados. Outras tecnologias têm promissores impactos para os DEMS, como as Redes Sociais nas suas métricas de análise e o uso de sistemas móveis (Mobile systems) em conjunto com a Web. Além disso, os sistemas Conscientes de Contexto demonstram um conjunto promissor de pesquisas com soluções para a integração e compartilhamento de dados em um ambiente tecnológico distribuído de sistemas ubíquos e Big Data. O trabalho propõe como solução de integração de dados neste cenário tecnológico um Modelo de Orquestração baseado em Contexto para Coordenação de Resposta a Desastres e Emergências. No enfoque apresentado os problemas relacionados com a orquestração dos DEMS foram desenvolvidos no modelo em conjunto com uma prova de conceito na coordenação da resposta da emergência de COVID-19, no Brasil e no Estado de Santa Catarina. A COVID-19 é uma doença respiratória aguda causada pelo novo Coronavírus 2 (SARS-CoV-2). As políticas de resposta à crise desta emergência precisam tratar diretamente a epidemia, levando em conta as dimensões e aspectos de integração e compartilhamento de dados. O presente trabalho foi desenvolvido na perspectiva de uma metodologia de pesquisa científica baseada na Design Science Research (DSR), onde o problema de pesquisa enfoca a dificuldade de integração e compartilhamento de dados com contexto para órgãos governamentais, voluntários e civis (população afetada ou não), envolvido no processo de coordenação da resposta como na crise do COVID-19. A metodologia de pesquisa envolveu a integração da metodologia NeOn de desenvolvimento de ontologias com a DSR, sendo os paradigmas metodológicos adotados, com o apoio na literatura científica, através de Revisões Narrativa, de Escopo e Sistemática. A pesquisa tecnológica do trabalho visou contribuir com a orquestração da integração e compartilhamento de dados, baseada em contexto, através de uma ontologia como um ?orquestrador OWL DEMS?. O resultado é um middleware para a orquestração de diferentes aplicativos e sistemas Web DEMS. Duas características podem ser destacadas nos resultados: (1) O enfoque no contexto baseado em redes de competências; e, (2) A agregação de dados de contexto, representando o conhecimento da consciência de situação (situation-awareness). Os trabalhos futuros envolvem a aplicação do uso de modelo em dispositivos que atuem na resposta real de uma emergência, como a COVID-19 e uma plataforma de disseminação e atualização dos dados, na forma de um framework proposto para realizar as operações necessárias.

Abstract: Disasters and emergencies are events that impact local, regional and even global communities and can cause huge economic, environmental, infrastructure and, most importantly, human losses. The complexity of these events is a contemporary challenge, since the diversity of their types implies different technologies, systems and processes necessary to react to them. In this scenario, coordinating the response to disasters and emergencies in an integrated manner is an even greater challenge, where the \"Disaster and Emergency Management Systems\" (DEMS) can become technological solution tools. On the other hand, the ontology technologies of the Semantic Web are currently researched as a solution for the integration of several sources and data standards. Other technologies have promising impacts for DEMS, such as Social Networks in their analysis metrics and the use of mobile systems (Mobile systems) in conjunction with the Web. In addition, Context-aware systems demonstrate a promising set of research with solutions for the integration and sharing of data in a distributed technological environment of ubiquitous systems and Big Data. The work proposes as a solution for data integration in this technological scenario a Context-Based Orchestration Model for Coordination of Disaster and Emergency Response. In the approach presented, the problems related to the orchestration of the DEMS were developed in the model together with a use case for the coordination of the emergency response of COVID-19, in Brazil and in the State of Santa Catarina.COVID-19 is an acute respiratory disease caused by the new Coronavirus 2 (SARS-CoV-2). Crisis response policies for this emergency need to address the epidemic directly, taking into account the dimensions and aspects of data integration and sharing. The present work was developed from the perspective a scientific research methodology based on the Design Science Research (DSR), where the research problem focuses on the difficulty of integrating and sharing data with context for government agencies, voluntary agencies and civilians (population affected or not), involved in the process of coordinating the response as in the COVID-19 crisis. The research methodology involved the integration of the NeOn methodology of ontology development with the DSR, and the methodological paradigms were adopted, with support in the scientific literature, through the Narrative, Scope and Systematic Reviews. The technological research of the work aimed to contribute to the orchestration of data integration and sharing, based on context, through an ontology as an ?OWL DEMS orchestrator?. The result is a middleware for orchestrating different applications and Web DEMS systems. Two characteristics can be highlighted in the results: (1) The focus on the context based on competence networks; and, (2) The aggregation of contextual data, representing the knowledge of situation-awareness. Future work involves the application of the use case models in devices that act in the real response of an emergency, such as COVID-19 and a platform for disseminating and updating data, in the form of a proposed framework to carry out the necessary operations.