Tiếp cận Semantic Web phát triển ứng dụng Ubiquitous thích nghi ngữ cảnh và người dùng – Hệ thống BK Event PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1 Mục đích nội dung của ĐATN Tiếp cận Semantic web phát[.]
Tiếp cận Semantic Web phát triển ứng dụng Ubiquitous thích nghi ngữ cảnh người dùng – Hệ thống BK-Event PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Mục đích nội dung ĐATN Tiếp cận Semantic web phát triển ứng dụng ubiquitous thích nghi ngữ cảnh người dùng Các nhiệm vụ cụ thể ĐATN Tìm hiểu Tính tốn đồng (Ubiquitous Computing) hệ thống thích nghi ngữ cảnh (Context – awareness) Tìm hiểu cơng nghệ Semantic web Tìm hiểu hướng tiếp cận Semantic web vào hệ thống thích nghi ngữ cảnh, mơ hình áp dụng semantic web vào hệ thống thích nghi ngữ cảnh Thiết kế xây dựng hệ thống thông báo kiện thích nghi ngữ cảnh người dùng – BK-Event Lời cam đoan sinh viên: Tôi – sinh viên Tuấn Nguyên Đạt - cam kết ĐATN công trình nghiên cứu thân tơi hướng dẫn TS.Cao Tuấn Dũng Các kết nêu ĐATN trung thực, khơng phải chép tồn văn cơng trình khác Hà Nội, ngày tháng năm Tác giả ĐATN Tuấn Nguyên Đạt Xác nhận giáo viên hướng dẫn mức độ hoàn thành ĐATN cho phép bảo vệ: Hà Nội, ngày tháng năm Giáo viên hướng dẫn TS.Cao Tuấn Dũng Sinh viên thực hiện: Tuấn Nguyên Đạt Khóa 48 Lớp CNPM Tiếp cận Semantic Web phát triển ứng dụng Ubiquitous thích nghi ngữ cảnh người dùng – Hệ thống BK-Event LỜI CẢM ƠN Trước hết, em xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy cô giáo trường Đại học Bách Khoa Hà Nội nói chung thầy khoa Cơng nghệ Thơng tin, mơn Cơng nghệ phần mềm nói riêng tận tình giảng dạy, truyền đạt cho em kiến thức, kinh nghiệm quý báu suốt năm học tập rèn luyện trường Em xin gửi lời cảm ơn đến thầy Cao Tuấn Dũng - Giảng viên môn Công nghệ phần mềm, khoa Công nghệ Thông tin, trường Đại học Bách Khoa Hà Nội hết lòng giúp đỡ, hướng dẫn dạy tận tình trình em làm đồ án tốt nghiệp Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, bạn bè động viên, chăm sóc, đóng góp ý kiến giúp đỡ q trình học tập, nghiên cứu hồn thành đồ án tốt nghiệp Hà Nội, ngày 19 tháng 05 năm 2008 Tuấn Nguyên Đạt Sinh viên lớp Công nghệ phần mềm – K48 Khoa Công nghệ Thông tin - Đại học Bách Khoa Hà Nội Sinh viên thực hiện: Tuấn Nguyên Đạt Khóa 48 Lớp CNPM Tiếp cận Semantic Web phát triển ứng dụng Ubiquitous thích nghi ngữ cảnh người dùng – Hệ thống BK-Event TÓM TẮT NỘI DUNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hiện nay, với tốc độ phát triển mạnh mẽ ngành truyền thông cơng nghệ thơng tin, máy tính trở thành vật thiếu sống Ubiquitous computing mơ hình tính tốn nhằm nâng cao khả máy tính cách kết nối chúng thông qua môi trường vật lý làm cho chúng hoạt động suốt với người dùng Nội dung đồ án nghiên cứu Ubiquitous Computing ứng dụng semantic web vào hệ thơng Ubiquitous Computing Trong đồ án này, tơi tìm hiểu mơ hình ứng dụng semantic web vào hệ thống thích nghi ngữ cảnh Và từ đó, tơi xây dựng ứng dụng thử nghiệm hệ thống BK-Event - hệ thống thông báo kiện có thích nghi ngữ cảnh người dùng Sinh viên thực hiện: Tuấn Nguyên Đạt Khóa 48 Lớp CNPM Tiếp cận Semantic Web phát triển ứng dụng Ubiquitous thích nghi ngữ cảnh người dùng – Hệ thống BK-Event ABSTRACT OF THESIS Nowadays, with the rapid development of Telecommunication and Information technology, computer becomes a inseparable thing in our life Ubiquitous computing is a new paragram computing that enhances computer’s capacities by connecting computers via a physical environment and make it transparent to users This thesis researches the Ubiquitous computing and applies semantic web in Ubiquitous computing system In this thesis, I research model of applying semantic web in context-aware system After that, I design and implement a demo application: BK Event – announce events with user’s context-awareness Sinh viên thực hiện: Tuấn Nguyên Đạt Khóa 48 Lớp CNPM Tiếp cận Semantic Web phát triển ứng dụng Ubiquitous thích nghi ngữ cảnh người dùng – Hệ thống BK-Event Mục lục PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP LỜI CẢM ƠN ABSTRACT OF THESIS .4 CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ UBIQUITOUS COMPUTING 10 1.1 1.2 1.3 1.3.1 1.3.2 1.3.3 UBIQUITOUS COMPUTING LÀ GI? .10 TƯƠNG TÁC TRONG HỆ THỐNG UBIQUITOUS COMPUTING 11 “THÍCH NGHI NGỮ CẢNH” ĐẶC TRƯNG CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG UBICOMP 13 Khái niệm ngữ cảnh .14 Những khó khăn xây dựng hệ thống thích nghi ngữ cảnh 16 Một số hệ thống thích nghi ngữ cảnh 18 1.3.3.1 1.3.3.2 Hệ thống PAC TAB 18 Tính tốn có tri giác(Sentient computing) – dự án Cambridge 18 CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU VỀ SEMANTIC WEB 20 2.1 WORLD WIDE WEB VÀ NHỮNG HẠN CHẾ CỦA NÓ 20 2.2 SỰ RA ĐỜI CỦA SEMANTIC WEB 20 2.2.1 Semantic Web ? .21 2.2.2 Semantic Web mang lại ? 22 2.2.2.1 2.2.2.2 2.2.2.3 2.2.2.4 2.2.3 Máy hiểu thông tin Web 22 Thơng tin tìm kiếm nhanh chóng xác 23 Dữ liệu liên kết động .23 Hỗ trợ cơng cụ tự động hóa 23 Kiến trúc Semantic Web .23 2.2.3.1 2.2.3.2 2.2.3.3 2.2.3.4 2.2.3.5 2.2.3.6 2.2.3.7 Lớp Unicode & URI: 24 Lớp XML với định nghĩa namespace schema 24 Lớp RDF [RDF] RDFSchema [RDFS]: 24 Lớp Ontology 25 Lớp logic 25 Lớp Proof .25 Lớp Trust 26 2.3 ONTOLOGY .26 2.3.1 Khái niệm ontology 26 2.3.2 Phương pháp xây dựng ontology 27 2.3.2.1 2.3.2.2 2.3.2.3 2.3.2.4 2.3.2.5 2.3.2.6 Xác định lĩnh vực phạm vi Ontology 27 Xem xét việc sử dụng lại ontology có sẵn 27 Liệt kê thuật ngữ quan trọng 28 Xác định lớp phân cấp lớp 28 Xác định thuộc tính .28 Xác định giới hạn thuộc tính (lực lượng, kiểu giá trị) .29 2.4 NGÔN NGỮ RDF/ RDFS 29 2.4.1 RDF (Resource Description Framework ) 29 2.4.2 RDFS (Resource Description Framework Schema) 31 2.4.3 SPARQL – Truy vấn ngữ nghĩa RDF 31 2.5 CÁC CHÚ THÍCH NGỮ NGHĨA (ANNOTATION) 33 2.6 BỘ MÁY SUY DIỄN NGỮ NGHĨA .33 CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG SEMANTIC WEB VÀO UBICOMP 35 3.1 TẠI 3.1.1 SEMANTIC WEB CÓ THỂ ĐƯỢC ỨNG DỤNG VÀO UBICOMP? 35 Semantic web tăng cường khả liên tác hoạt động thiết bị 35 SAO Sinh viên thực hiện: Tuấn Nguyên Đạt Khóa 48 Lớp CNPM Tiếp cận Semantic Web phát triển ứng dụng Ubiquitous thích nghi ngữ cảnh người dùng – Hệ thống BK-Event 3.1.2 Semantic web tăng cường khả thích nghi ngữ cảnh 36 3.2 MỘT SỐ MƠ HÌNH ỨNG DỤNG SEMANTIC WEB VÀO UBICOMP .38 3.2.1 Semantic Web ứng dụng việc xây dựng hệ thống UbiComp phạm vi môi trường hẹp 38 3.2.2 Sử dụng Semantic web để liên kết hệ thống UbiComp với – IGPF (Integrated Global Pervasive Computing Framework) .40 CHƯƠNG 4: PHÂN TÍCH HỆ THỐNG BK-EVENT .44 4.1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG BK-EVENT .44 4.1.1 Mục đích hệ thống .45 4.1.2 Phạm vi hệ thống .46 4.2 CÁC YÊU ĐỐI VỚI MỘT HỆ THỐNG MOBILITY CĨ THÍCH NGHI NGỮ CẢNH 46 4.2.1 Dịch vụ dạng đẩy (Push) dịch vụ dạng kéo (Pull) 46 4.2.2 Thích ứng tầng hiển thị 47 4.2.3 Thích ứng theo ngữ cảnh cá nhân người dùng 47 4.2.4 User Profile 48 4.3 CÁC YÊU CẦU PHI CHỨC NĂNG ĐỐI VỚI HỆ THỐNG BK-EVENT 49 4.4 PHÂN TÍCH HỆ THỐNG VỀ MẶT CHỨC NĂNG 50 4.4.1 Quản lý User Profile: 51 4.4.1.1 Tạo Profile 51 4.4.1.2 Xem cập nhật profile: 51 4.4.2 Quản lý kiện .52 4.4.2.1 4.4.2.2 4.4.2.3 Hiển thị kiện 52 Tìm kiếm kiện 52 Nhập kiện 52 4.4.3 Xác định vị trí người dùng 52 4.4.4 Cấu hình chế độ hoạt động 52 4.4.5 Đăngký 52 4.4.6 Đăng nhập 53 4.4.7 Quản lý người dùng .53 4.4.8 Đăng xuất 53 4.5 BIỂU ĐỒ USE CASE VÀ ĐẶC TẢ USE CASE CỦA HỆ THỐNG 53 4.5.1 Biểu đồ Use Case tổng quan hệ thống .53 4.6.2 Đặc tả Use Case hệ thống 54 4.6.2.1 User Case Đăng ký .54 4.5.2.2 Đăng nhập 55 4.5.2.3 Tạo User Profile 56 4.5.2.4 Xem cập nhật User Profile .61 4.6.2.5 Xác định vị trí người dùng 62 4.6.2.6 Chọn chế độ hoạt động .63 4.6.2.7 Tìm kiếm kiện 64 4.6.2.8 Nhập kiện 64 4.5.2.9 Quản lý người dùng .65 4.6.2.10 Đăng xuất 65 CHƯƠNG : THIẾT KẾ HỆ THỐNG BK-EVENT 67 5.1 THIẾT KẾ KIẾN TRÚC HỆ THỐNG 67 5.2 THIẾT KẾ DỮ LIỆU 69 5.2.1 Thiết kế thành phần ontology phục vụ mơ hình hóa User Profile 69 5.2.1.1 5.2.1.2 5.2.1.3 5.2.1.4 Các khái niệm có User Profile .69 Mô tả lớp có thành phần User Profile 70 Đồ thị mô tả khái niệm thành phần ontology User Profile 79 Sử dụng Ontology để tạo thích ngữ nghĩa User Profile 80 Sinh viên thực hiện: Tuấn Nguyên Đạt Khóa 48 Lớp CNPM Tiếp cận Semantic Web phát triển ứng dụng Ubiquitous thích nghi ngữ cảnh người dùng – Hệ thống BK-Event 5.2.2 Thiết kế thành phần ontology phục vụ mô tả Event 82 5.2.2.1 Các Lớp thành phần ontology kiện 82 5.2.2.3 Đồ thị mô tả khái niệm thành phần ontology Event 87 5.2.2.4 Sử dụng ontology để xây dựng annotation Event .87 5.2.3 Đối sánh ngữ nghĩa User Profile Sự kiện 88 5.2.4 Thiết kế bảng 89 5.3 THIẾT KẾ VÀ CÀI ĐẶT CHƯƠNG TRÌNH 90 5.3.1 Cấu trúc chức tìm kiếm kiện thích nghi với ngữ cảnh người dùng .90 5.3.2 Module Đăng ký tài khoản người dùng 95 5.3.3 Đăng nhập 96 5.3.4 Tạo User profile 98 5.3.5 Xem, cập nhật userProfile 99 5.3.6 Xác định vị trí người dùng 100 5.4 THIẾT KẾ GIAO DIỆN 101 5.4.1 Thiết kế trang chủ 102 5.4.2 Thiết kế trang Login 103 5.4.3 Thiết kế trang Register .104 5.4.4 Thiết kế trang Main 104 5.4.5 Thiết kế trang profile 105 5.4.6 Thiết kế trang personalInfo 106 5.4.7 Thiết kế trang Interest .106 5.4.8 Trang tạo lịch làm việc : schedulerWhat 107 5.4.9 Trang tạo lịch làm việc : schedulerWhen 107 5.4.10 Trang tạo lịch làm việc : schedulerWhere 107 5.4.11 Trang tạo lịch làm việc : schedulerWith .108 5.4.12 Trang hiển thị danh sách kiện 108 5.4.13 Trang hiển thị chi tiết kiện 109 CHƯƠNG 6: KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM .110 6.1 CÀI ĐẶT VÀ CẤU HÌNH 110 6.2 CÁC KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM 110 6.2.1 Thích ứng với thiết bị hiển thị .110 6.2.2 Thích ứng theo nội dung hiển thị theo ngữ cảnh người dùng 112 CHƯƠNG 7: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 114 7.1 KẾT LUẬN 114 7.1.1 Kết mặt nghiên cứu 114 7.1.2 Kết thu mặt ứng dụng .114 7.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN: 115 TÀI LIỆU THAM KHẢO 116 PHỤ LỤC .117 Sinh viên thực hiện: Tuấn Nguyên Đạt Khóa 48 Lớp CNPM Tiếp cận Semantic Web phát triển ứng dụng Ubiquitous thích nghi ngữ cảnh người dùng – Hệ thống BK-Event Danh mục hình vẽ HÌNH 1: MÁY TÍNH TỒN TẠI KHẮP MỌI NƠI XUNG QUANH CHÚNG TA .11 HÌNH2: TƯƠNG TÁC GIỮA NGƯỜI DÙNG VÀ MÔI TRƯỜNG 13 HÌNH 3: MƠ HÌNH PHÂN CẤP NGỮ CẢNH 17 HÌNH 4: PAC TAB 19 HÌNH 5: SỰ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN CỦA SEMANTIC WEB 22 HÌNH 6: ĐỀ XUẤT ĐẦU TIÊN VỀ WWW CỦA TIM BERNERS-LEE NĂM 1989 22 HÌNH 8: KIẾN TRÚC CỦA SEMANTIC WEB 25 HÌNH 9: MỐI QUAN HỆ GIỮA CÁC THÀNH PHẦN TRONG TRIPLE 31 HÌNH 10: MƠ TẢ MỘT PHÁT BIỂU ĐƠN GIẢN BẰNG ĐỒ THỊ 31 HÌNH 11: VÍ DỤ VỀ RDFS 32 HÌNH 12: SEMANTIC WEB GIÚP TĂNG CƯỜNG KHẢ NĂNG LIÊN KẾT GIỮA CÁC THIẾT BỊ .36 HÌNH 13: MƠ HÌNH HĨA NGỮ CẢNH MỨC CAO HƠN 38 HÌNH 14: SMART ROOM - MỘT MƠ HÌNH ỨNG DỤNG SEMANTIC WEB VÀO UBICOMP 39 HÌNH 15: VAI TRỊ CỦA NGƯỜI DÙNG TRONG CÁC MÔI TRƯỜNG KHÁC NHAU LÀ KHÁC NHAU .41 HÌNH 16: MƠ HÌNH KẾT NỐI CÁC HỆ THỐNG UBICOMP LẠI VỚI NHAU .42 HÌNH 17: KIẾN TRÚC CỦA IGPF 43 HÌNH18: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG BK-EVENT 46 HÌNH 19: MƠ HÌNH XÂY DỰNG ỨNG DỤNG MOBILE WEB .47 HÌNH 20: HIỂN THỊ KHÁC NHAU TÙY THEO KHẢ NĂNG CỦA TỪNG THIẾT BỊ 48 HÌNH 21: MỘT VÍ DỤ USER PROFILE .49 HÌNH 22: USER ROLE 50 HÌNH 24: BIỂU ĐỒ USE CASE TỔNG QUAN CỦA HỆ THỐNG .54 HÌNH 25: BIỂU ĐỒ USE CASE MỨC CHO CHỨC NĂNG TẠO USER PROFILE .57 HÌNH 26: BIỂU ĐỒ USE CASE TẠO LỊCH 59 HÌNH 29: KIẾN TRÚC CỦA HỆ THỐNG BK-EVENT .68 HÌNH 30: PHÂN CẤP CÁC LỚP TRONG USER PROFILE .71 HÌNH 31: ĐỒ THỊ CÁC KHÁI NIỆM TRONG ONTOLOGY USER PROFILE 80 HÌNH 32: ĐỒ THỊ BIỂU DIỄN THƠNG TIN CỦA MỘT USER PROFILE .81 HÌNH 33: ĐỒ THỊ CÁC MỨC KHÁI NIỆM TRONG ONTOLOGY VỀ CÁC SỰ KIỆN 88 HÌNH 34: ĐỒ THỊ BIỂU DIỄN THÔNG TIN VỀ MỘT SỰ KIỆN 89 HÌNH 35: ĐỐI SÁNH GIỮU USER PROFILE VÀ EVENT 90 HÌNH 36: MƠ HÌNH ĐỐI SÁNH GIỮA NGỮ CẢNH NGƯỜI DÙNG VÀ SỰ KIỆN .92 HÌNH 37: ĐỐI SÁNH CHÍNH XÁC 93 HÌNH 38: ĐỐI SÁNH GỘP 93 HÌNH 39: ĐỐI SÁNH TỔNG QUÁT .94 HÌNH 40: MƠ HÌNH REGISTER 97 HÌNH 41: MƠ HÌNH LOGIN 98 HÌNH 42: MƠ HÌNH CHỨC NĂNG TẠO USER PROFILE 99 HÌNH 43: MƠ HÌNH CHỨC NĂNG XEM USER PROFILE .100 HÌNH 44: MƠ HÌNH CHỨC NĂNG XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ 101 HÌNH 46:SƠ ĐỒ TRANG 102 HÌNH 47: TRANG CHỦ .104 HÌNH 48: TRANG LOGIN 105 HÌNH 49: TRANG REGISTER 105 HÌNH 50: TRANG MAIN 106 HÌNH 51: TRANG PROFILE .106 HÌNH 52: TRANG PERSONAL 107 HÌNH 53: TRANG PREFERENCE 107 HÌNH 54: SCHEWHAT 108 HÌNH 55: SCHEWHEN 108 Sinh viên thực hiện: Tuấn Nguyên Đạt Khóa 48 Lớp CNPM Tiếp cận Semantic Web phát triển ứng dụng Ubiquitous thích nghi ngữ cảnh người dùng – Hệ thống BK-Event Danh mục bảng BẢNG 1: CÁC THUỘC TÍNH LỚP USER PROFILE 72 BẢNG 2: CÁC THUỘC TÍNH LỚP PERSONALINFO .73 BẢNG CÁC THUỘC TÍNH LỚP PREFERENCE .75 BẢNG 4: CÁC THUỘC TÍNH LỚP SKILL 75 BẢNG 5: CÁC THUỘC TÍNH LỚP INTEREST 77 BẢNG 6: CÁC THUỘC TÍNH LỚP SCHEDULER 77 BẢNG 7: CÁC THUỘC TÍNH LỚP ACTIVITY 78 BẢNG 8: CÁC THUỘC TÍNH LỚP LOCATION 79 BẢNG 9: CÁC THUỘC TÍNH LỚP GEO .80 BẢNG 10: CÁC THUỘC TÍNH LỚP RULE 81 BẢNG 11: CÁC THUỘC TÍNH LỚP EVENT 86 Sinh viên thực hiện: Tuấn Nguyên Đạt Khóa 48 Lớp CNPM Tiếp cận Semantic Web phát triển ứng dụng Ubiquitous thích nghi ngữ cảnh người dùng – Hệ thống BK-Event Mở đầu Hiện nay, ubiquitous computing trở thành xu hướng phát triển mạnh giới Ở nước ta, hệ thống thích nghi ngữ cảnh chưa phát triển nhiều tính tốn di động hình thành phát triển mạnh Nội dung đồ án nghiên cứu ứng dụng semantic web vào hệ thống Ubiqutous đặc biệt hệ thống thích nghi ngữ cảnh người dùng Về mặt lý thuyết , mục tiêu đồ án nghiên cứu tìm hiểu mơ hình ứng dụng semantic web vào hệ thống UbiComp nói chung hệ thống thích nghi ngữ cảnh nói riêng Phải nắm semantic web áp dụng vào hệ thống việc áp dụng semantic web đem lại ích lợi việc xây dựng hệ thống Và từ đó, mặt ứng dụng, mục tiêu đồ án áp dụng mơ hình ứng dụng semantic web vào UbiComp để xây dựng lên hệ thống thích nghi ngữ cảnh Nội dung đề tài rộng, bao hàm nhiều lĩnh vực lý thuyết lẫn thực hành Nội dung đồ án chia bảy phần sau: Chương 1: Trình bày Ubiquitous Computing đặc tính chúng Trong chương tơi sâu vào nghiên cứu hệ thống thích nghi ngữ cảnh Chương 2: Sẽ trình bày Semantic web, điểm mạnh semantic web Trong chương 3, Sẽ tập trung vào mơ hình ứng dụng semantic web vào hệ thống Ubiquitous Computing đặc biệt hệ thống tính tốn di động có thích nghi ngữ cảnh.Từ mơ hình đó, tơi đề xuất xây dựng ứng dụng thử nghiệm tính tốn di động thích nghi nghữ cảnh có sử dụng Semantic web: BK-Event Và chương chương phân tích hệ thống BK-Event; phân tích bao gồm yêu cầu chức phi chức Chương chương thiết kế cài đặt hệ thống BK-Event Chương chương cấu hình kiểm thử đánh giá hệ thống BK-Event Cuối cùng, chương : phần kết luận hướng phát triển Sinh viên thực hiện: Tuấn Nguyên Đạt Khóa 48 Lớp CNPM