Nghiên cứu tìm hiểu và xây dựng ứng dụng với semantic web 1

LỜI CẢM ƠN Luận văn tốt nghiệp không thành năm năm học tập tu dưỡng đạo đức trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội mà kết 16 năm ngồi ghế nhà nhà trường, giảng đường Để có kết ngày hôm em, em xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới giáo Ths Nguyễn Thị Thảo tận tâm, ân cần bảo, động viện, hướng dẫn cho em hoàn thành luận văn Em xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu nhà trường, ban chủ nhiệm khoa Công nghệ thông tin, thầy giáo, cô giáo trường, khoa quan tâm giúp đỡ em suốt trình học tập rèn luyện trường Ngoài em chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè tất người động viên giúp đỡ em hoàn thành luận văn Xin chân thành cảm ơn Hà Nội, ngày 08 tháng 04 năm 2012 SV Nguyễn Ngọc Tri i MỤC LỤC Lời Mở Đầu Chương 1: GIỚI THIỆU SEMANTIC WEB .5 1.1 World Wide Web hạn chế 1.2 Sự đời Semantic Web .6 1.2.1 Semantic Web gì? 1.2.2 Semantic Web mang lại gì? 1.2.3 Kiến trúc Semantic Web 10 1.3 Hoạt động W3C Semantic Web 20 1.3.1 Nhóm quan tâm đến Semantic Web (Semantic Web Interest) .20 1.3.2 Nhóm hoạt động phát triển Semantic (Web Semantic Web Best Practices and Deployment Working ) 20 1.3.3 Nhóm hoạt động truy xuất liệu(Data Access Working) 21 1.3.4 Nhóm RDF Core 21 1.3.5 Nhóm WebOnt .21 Chương 2: CÁC NGÔN NGỮ SEMANTIC WEB 22 2.1 XML (eXtensible Markup Language) – Ngôn ngữ đánh dấu mở rộng 22 2.2 DTDs XML Schema 23 2.3 RDF - Biểu diễn liệu liệu 25 2.4 RDF Schema - Định nghĩa RDF vocabulary 26 2.5 DAML+OIL (DARPA Agent Markup Language + Ontology Inference Layer) 29 2.5.1 Giới thiệu DAML : 29 2.5.2 Tại sử dụng DAML? 32 Chương 3: RDF – NẾN TẢNG CỦA SEMANTIC WEB 34 3.1 Giới thiệu 34 ii 3.2 Các khái niệm 34 3.2.1 Namespace cách khai báo 34 3.2.2 Qualified name(QName) cách sử dụng 34 3.2.3 Mơ hình RDF ( RDF Model) .36 3.2.4 Tripple cách sử dụng namespace 40 3.2.5 Kiểu liệu có cấu trúc Blank node .41 3.3 Cấu trúc RDF/XML 44 3.3.1 Cú pháp RDF/XML 44 3.3.2 RDF Container .48 3.4 RDF Collection .52 3.5 RDF Schema 54 3.5.1 Giới thiệu 54 3.5.2 Định nghĩa class (lớp) 55 3.5.3 Định nghĩa property( thuộc tính) 57 3.6 FOAF : Sự mở rộng RDF 61 Chương : TRUY VẤN DỮ LIỆU TRONG RDF 63 4.1 Giới thiệu 63 4.2 Tạo câu truy vấn đơn giản 64 4.3 Cú pháp câu truy vấn .65 Chương : CÁC ỨNG DỤNG SEMANTIC WEB 70 5.1 Các lĩnh vực ứng dụng 70 5.1.1 Search Engine .70 5.1.2 Khung làm việc để quản lý tri thức - Framework for Knowledge Management 71 5.1.3 Internet Agent .72 5.1.4 Push System 73 5.1.5 Relationship 73 5.2 Các ứng dụng & dự án có 73 iii 5.3 Các công cụ phát triển .73 5.4 Giới thiệu Semantic Search Engine 73 5.4.1 Giới thiệu: .73 5.4.2 So sánh Search Engine truyền thống( Keyword/Free-Text Search Engine) Semantic Search Engine: 74 Chương 6:ỨNG DỤNG MINH HỌA : TèM KIẾM THễNG TIN CỦA MỘT  NGƯỜI, MỘT NHểM NGƯỜI VÀ KHẢ  NĂNG CỦA HỌ TRONG MỘT TỔ CHỨC .77 6.1   Giới thiệu  ứng dụng 77 6.2   Cỏc yêu cầu của ứng dụng 79 6.2.1  Các yêu cầu lưu trữ .79 6.2.2  Các yêu cầu giao diện 80 6.2.3  Các yêu cầu chức năng 80 6.2.4  Các yêu cầu phi chức năng 81 6.3   Hướng tiếp cận giải pháp 82 6.4  Một số màn hình chính của ứng dụng: 84 6.4.1  Giao diện chính của phân hệ người dùng : .84 6.4.2  Giao diện chính của phân hệ admin : 85 Chương KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN .88 7.1 Kết luận 88 7.1.1 Kết mặt nghiên cứu 89 7.1.2 Kết chương trình ứng dụng 90 7.2 Hướng phát triển .91 TÀI LIỆU THAM KHẢO 92 PHỤ LỤC A 94 PHỤ LỤC B 95 PHỤ LỤC C 96 iv Lời Mở Đầu Như John Naisbitt nói: " Chúng ta chìm ngập thơng tin lại khát khao tri thức " Đúng vậy, World Wide Web chứa lượng thông tin khổng lồ, chúng tạo từ tổ chức, cộng đồng nhiều cá nhân với nhiều lý khác Người sử dụng Web dễ dàng truy cập thông tin cách địa URL – Uniform Resource Locator theo liên kết để tìm tài nguyên liên quan khác Tính đơn giản Web dẫn đến số mặt hạn chế Chẳng hạn dễ dàng bị lạc hay phải đối đầu với lượng thông tin không hợp lý không liên quan trả từ kết tìm kiếm Web Một ví dụ minh họa cho vấn đề đề cập giả sử muốn tìm tồn tài liệu viết Eric Miller Nhưng với chức tìm kiếm Web nay, kết trả tất thông tin khỏc trờn Web có đề cập đến Eric hay/và Miller sổ nhật kí, danh bạ điện thoại, … Vấn đề tương tự xuất ta tìm kiếm tài nguyên Marja, kết tìm thấy thông tin liên quan đến Marja tên người tên địa danh Hoặc muốn tìm thơng tin chun gia XML, với kết tìm kiếm cho kết khổng lồ tài liệu liên quan đến XML , ứng dụng hay công cụ XML mà không cho xác thơng tin mà cần tìm kiếm Như câu hỏi đặt làm để có kết tìm kiềm xác nhanh chóng theo mà mong muốn? Các kĩ thuật Web cản trở khả phát triển thông tin Tính đơn giản kĩ thuật gây tượng thắt cổ chai, tạo khó khăn việc tìm kiếm, rỳt trớch, bảo trì, phát sinh thơng tin Máy tính dùng thiết bị gửi trả thông tin , chúng truy xuất nội dung thật cần chúng hỗ trợ mức giới hạn việc truy xuất xử lý thông tin Kết tất yếu người (người sử dụng) phải gỏnh trờn vai trách nhiệm truy cập xử lý thông tin mà cũn rỳt trớch thông dịch thông tin Để khắc phục yếu điểm Web khái niệm “Semantic Web” đời Và khái niệm Tim Berners-Lee định nghĩa sau: “Semantic Web mở rộng web mà thơng tin xử lý cách tự dộng máy tính, làm cho máy tính người hợp tác với nhau” Hình 0-1 Semantic Web mở rộng World Wide Web Như Semantic Web mạng lưới thông tin liên kết theo cách thức để máy dễ dàng xử lý thơng tin mức độ tồn cầu Chúng ta hiểu đơn giản cách trình bày liệu có hiệu mạng tồn cầu, sở liệu kết nối toàn cầu Kỹ thuật Web cho phép lưu trữ thơng tin tìm kiếm thơng tin thơng tin lưu trữ Chính mà đời Semantic Web bước tiến vượt bậc so với kỹ thuật Web dựa vào khả làm việc với thông tin chúng thay đơn lưu trữ thông tin Với lớn mạnh khả lưu trữ thông tin ngữ nghĩa, Semantic Web trở thành hệ Web cho tương lai, hệ Web mà chờ đợi Và lý đề tài “Nghiên cứu, tìm hiểu xây dựng ứng dụng với Semantic Web” chúng em quan tâm chọn làm khóa luận tốt nghiệp Với mục tiêu nghiên cứu, tìm hiểu, xây dựng ứng dụng với Semantic Web Luận văn chia làm hai phần: Tổng Quan Về Semantic Web: Phần đề cập đến kiến thức tảng Semantic Web, bao gồm kiến trúc, khái niệm, ứng dụng điển hình, công cụ ngôn ngữ để xây dựng ứng dụng Semantic Web Bao gồm chương sau: Chương 1: Giới thiệu Semantic Web Chương 2: Các ngôn ngữ Semantic Web Chương 3: RDF- Nền tảng Semantic Web Chương 4: Truy vấn liệu RDF Chương 5: Các ứng dụng công cụ phát triển Semantic Web Chương 6: Ứng dụng minh họa Chương 7: Kết luận hướng phát triển Trong luận văn nhóm chúng em cố gắng trình bày kết nghiên cứu cách có hệ thống dễ hiểu nhằm đóng phần kiến thức có giá trị cho quan tâm đến lĩnh vực Semantic Web Chúng em cố gắng nhiều để luận văn đạt kết tốt Tuy nhiên kinh nghiệm non trẻ thời gian ngắn nên sai sót xảy điều khơng tránh khỏi Chúng em xin chân thành cảm ơn trân trọng tiếp thu tất ý kiến đóng góp quý thầy bạn bè để luận văn hồn thiện Chương 1: GIỚI THIỆU SEMANTIC WEB 1.1 World Wide Web hạn chế Hệ thống mạng tồn cầu trở nên rộng khắp thơng qua loạt cỏc tiờu chuẩn thiết lập rộng rãi đảm bảo thành phần mức độ khác Giao thức TCP/IP đảm bảo lo lắng việc chuyển bit liệu thông qua hệ thống mạng Tương tự vậy, HTTP HTML cung cấp cỏc cỏch tiêu biểu để nhận thơng tin trình diễn tài liệu siêu văn Tuy nhiên, có khối lượng khổng lồ tài nguyên Web, điều làm nảy sinh vấn đề nghiêm trọng làm để tìm kiếm xác tài ngun mong muốn Dữ liệu file HTML hữu ích vài ngữ cảnh vô nghĩa ngữ cảnh khác Thêm vào HTML khơng thể mơ tả liệu đóng gói Ví dụ, biết mó vựng (PostCode) muốn tìm địa Vì quốc gia có tên hệ thống mã vùng khác biệt Web không biểu diễn mối liên hệ này, nên không nhận điều mong đợi Trái lại, Semantic Web, kiểu mối liên hệ này; ví dụ, Zip Code tươngđương với PostCode Vì vậy, thành phần yếu liệu Web trình bày theo dạng thức thơng thường, thật khó sử dụng liệu cách phổ biến Một thiếu sót Web thiếu cấu hiệu để chia sẻ liệu ứng dụng phát triển cách độc lập Do dó cần phải mở rộng Web để máy hiểu, tích hợp liệu, tái sử dụng liệu thông qua ứng dụng khác 1.2 Sự đời Semantic Web Thế hệ web bắt đầu với trang HTML thủ công, hệ thứ hai tạo nên bước cho máy thực thường trang HTML động Các hệ web mang ý nghĩa cho người thao tác trực tiếp ( đọc, duyệt , điền vào mẫu) Thế hệ web thứ ba gọi “ Semantic Web ”, mang mục đích thơng tin máy xử lý Điều trùng khớp với quan điểm Tim Berners-Lee mô tả sách gần ông “Weaving the Web” [Berners-Lee, 1999] Semantic Web làm cho dịch vụ thơng minh ví dụ mơi giới thơng tin, tác nhân tìm kiếm, lọc thông tin v.v Những dịch vụ thông minh hệ thống web giàu ngữ nghĩa hẳn vượt trội phiên sẵn có dịch vụ này, mà giới hạn chức Web tương lai HTML, XML, RDF (Semantic Web) Web HTML, XML (nhiều ngữ nghĩa hơn) Web năm 1995 HTML (ít ngữ nghĩa) Hình 1-1 Sự hình thành phát triển Semantic Web