Tiếp cận web ngữ nghĩa và ontology trong việc phát triển ứng dụng quản trị tri thức cho doanh nghiệp

PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Mục đích nội dung ĐATN Tiếp cận web ngữ nghĩa ontology việc phát triển ứng dụng quản trị tri thức cho doanh nghiệp Các nhiệm vụ cụ thể ĐATN Tìm hiểu cơng nghệ web ngữ nghĩa Tìm hiểu tổng quan tốn quản trị tri thức cho doanh nghiệp Tìm hiểu hướng tiếp cận web ngữ nghĩa ontology vào hệ thống quản trị tri thức cho doanh nghiệp Phân tích thiêt kế hệ thống quản trị tri thức dựa ontology cho doanh nghiệp, cụ thể công ty Mitani (BK-KMS) Tham gia xây dựng hệ thống Lời cam đoan sinh viên: Tôi – sinh viên Trần Cảnh Tồn - cam kết ĐATN cơng trình nghiên cứu thân 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 Trần Cảnh Toàn 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: Trần Cảnh Tồn Khóa K48 Lớp CNPM Trang 1/144 LỜI CẢM ƠN Trước hết, em xin chân thành cảm ơn thầy Cao Tuấn Dũng Em thực biết ơn thầy định hướng cho em với đề tài đồ án giúp đỡ nhiệt tình, giảng giải tỉ mỉ khía cạnh tốn cho em Thầy giúp chúng em kiểm tra hệ thống cách cẩn thận để làm tăng chất lượng chương trình Em xin gửi lời cảm ơn đến thầy cô giáo môn Công nghệ phần mềm, khoa Cơng nghệ thơng tin nói riêng Trường Đại học Bách Khoa Hà nội nói chung Sự bảo nghiêm khắc nhiệt tình thầy cô giúp chúng em phát triển kĩ cần thiết nghề nghiệp nghiên cứu Em xin đặc biệt gửi lời cảm ơn đến thầy cô ban lãnh đạo môn Công Nghệ Phần Mềm, tích cực động hợp tác với doanh nghiệp tạo điều kiện cho sinh viên chúng em sớm làm việc môi trường dự án với sức ép công ty Chúng em trưởng thành tự tin lên nhiều, khơng chun mơn mà cịn kỹ trình bày khả ngoại ngữ Nhân dịp này, em xin cảm ơn nhóm dự án Mitani-03, đặc biệt em Nguyễn Đức Đạt Đỗ Đình Thắng, giúp đỡ em nhiều việc hoàn thành đồ án Cuối xin gửi đến người thân yêu gia đình: bố mẹ anh chị Cảm ơn người đặt niềm tin con! Sinh viên thực hiện: Trần Cảnh Tồn Khóa K48 Lớp CNPM Trang 2/144 TÓM TẮT NỘI DUNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tri thức từ lâu xem chìa khóa cho vấn đề Trong giới ngày nay, tri thức vừa nguồn lực người vừa nguồn động lực kinh tế chủ yếu Không giống loại vật chất thông thường, chia sẻ với nhau, tri thức không mà bổ sung thêm: "Anh ta nghe ý kiến tơi tự nhận lấy kiến thức cho mà không làm giảm kiến thức tôi; giống thắp sáng nến nến nhận ánh sáng mà không làm bị tối đi" [Thomas Jefferson] Cũng thế, vài thập kỷ gần đây, nhu cầu hệ thống quản trị tri thức cho doanh nghiệp bắt đầu hình thành với yêu cầu cho phép nhân viên truy cập dễ dàng hiệu vào nguồn tri thức doanh nghiệp, khuyến khích hỗ trợ nhân viên chia sẻ tri thức với đóng góp trở lại cho cơng ty Đã có số phần mềm phát triển(như Lotus Notes), áp dụng nhiều công ty bên nước châu Âu, châu Mỹ khu vực Tuy nhiên, hầu hết chưa thỏa mãn yêu cầu đặt ra, chưa thể khai thác hết khía cạnh tri thức tri thức ẩn Mãi đến web ngữ nghĩa ontology đời, với khả máy tính hiểu xử lý thơng tin tốn quản trị tri thức có thêm hướng đầy triển vọng Cũng có số dự án nghiên cứu áp dụng cách tiếp cận hệ quản trị tri thức bước đầu tương đối thành công Trong đồ án này, tập trung nghiên cứu phân tích trạng phương pháp tiếp cận web ngữ nghĩa ontology toán quản trị tri thức, tham khảo số hệ quản trị tri thức dựa ontology điển hình Từ rút mơ hình phù hợp tiến hành xây dựng hệ thống “quản trị tri thức dựa ontology cho doanh nghiệp BK-KMS” Hệ thống nằm nội dung dự án Mitani-03 môn Công nghệ phần mềm với công ty Mitani Sangyo Nhật Sinh viên thực hiện: Trần Cảnh Tồn Khóa K48 Lớp CNPM Trang 3/144 ABSTRACT OF THESIS Knowledge is known as the key success for everything Today, knowledge is either the human resource or the economic motivation Furthermore, when exchanged, knowledge doesn’t only loss the value, but also increases itself So many enterprise need for knowledge management system Some of them have been developed such as Lotus Notes, but they don’t match the requirements Until Semantic Web and Ontology appear - with ability of information processable and knowable by machine, a new and realizable approach for solving the knowledge management problem has been detect Some systems with this approach have developed, and success in first step In this project, we analyze and review the state-of-the-art of ontology-based management system and also refer the beyond system, to get the suitable architect for developing the “Ontology-based Knowledge Management System for Enterprises” call BK-KMS This system is in the content of the Collaborative Research Project between Mitani Sangyo co with Department of Software Engineering – Faculty of Information Technology – Ha Noi University of Technology where I ‘m the student leader of this project Sinh viên thực hiện: Trần Cảnh Tồn Khóa K48 Lớp CNPM Trang 4/144 Mục lục LỜI CẢM ƠN TÓM TẮT NỘI DUNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ABSTRACT OF THESIS DANH MỤC HÌNH VẼ CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ HỆ QUẢN TRỊ TRI THỨC DỰA TRÊN ONTOLOGY I.1 HỆ QUẢN TRỊ TRI THỨC I.1.1 Tri thức I.1.2 Quản trị tri thức .10 I.1.3 Hệ quản lý tri thức 11 I.2 ONTOLOGY 13 I.2.1 Khái niệm .13 I.2.2 Vòng đời Ontology 13 I.2.3 Phương pháp xây dựng 14 I.3 WEB NGỮ NGHĨA – SEMANTIC WEB 18 I.3.1 Khái niệm .18 I.3.2 Kiến trúc lớp Web ngữ nghĩa 19 CHƯƠNG II : PHÂN TÍCH HIỆN TRẠNG CỦA QUẢN TRỊ TRI THỨC DỰA TRÊN ONTOLOGY .21 II.1 CÁC PHƯƠNG PHÁP DỰA TRÊN ONTOLOGY TRONG QUẢN TRỊ TRI THỨC 21 II.1.1 Công nghệ quản trị tri trức .21 II.1.1.1 II.1.1.2 II.1.2 II.1.3 II.1.3.1 II.1.3.2 II.1.3.3 II.1.4 II.1.4.1 II.1.4.2 Hiện trạng nghiên cứu công nghệ giải pháp quản trị tri thức .22 Các luồng quản trị tri thức 22 Sự đóng góp Ontology 23 Chiều ngữ nghĩa 23 Ontology phục vụ giao tiếp, truyền thông 24 Tích hợp hệ thống 25 Suy diễn .25 Chiều Web 25 Các giai đoạn phân quyền 25 Kịch phân quyền cho QTTT dựa ontology 26 II.2 CÁC CÔNG NGHỆ DỰA TRÊN ONTOLOGY .27 II.2.1 Các kiến trúc dựa Ontology 28 II.2.2 Tầng Ontology 29 II.2.2.1 II.2.2.2 II.2.2.3 II.2.3 II.2.3.1 II.2.3.2 II.2.3.3 II.2.4 II.2.4.1 II.2.4.2 II.2.4.3 Biểu diễn Ontology 29 Ngôn ngữ RDF/RDFS 30 Các công cụ phát triển Ontology 32 Tầng trung gian - Middleware 34 Lưu trữ Ontology .34 Ngôn ngữ truy vấn ontology .35 Cơ chế suy diễn 37 Tầng ứng dụng - Application 37 Tìm kiếm dựa Ontology 38 Duyệt dựa Ontology 38 Trực quan thông tin dựa ontology .39 II.3 MỘT SỐ HỆ QUẢN TRỊ TRI THỨC DỰA TRÊN ONTOLOGY .40 II.3.1 On-To-Knowledge .40 II.3.1.1 II.3.1.2 II.3.2 II.3.2.1 II.3.2.2 II.3.2.3 Mục đích 40 Môi trường công cụ cho quản trị tri thức dựa Ontology 40 Hệ quản trị tri thức dựa ontology MIRDC 43 Mục đích 43 Mơ hình Ontology cơng nghiệp kim loại .43 Hệ thống quản lý tri thức dựa Ontology 45 Sinh viên thực hiện: Trần Cảnh Tồn Khóa K48 Lớp CNPM Trang 5/144 II.3.3 II.3.3.1 II.3.3.2 II.4 Mơ hình hóa người dùng dựa ontology cho hệ quản trị tri thức .48 Giới thiệu 48 Kiến trúc mơ hình hóa người dùng dựa ontology 48 KẾT LUẬN 50 CHƯƠNG III : PHÂN TÍCH THIẾT KẾ HỆ THỐNG QUẢN TRỊ TRI THỨC DỰA TRÊN ONTOLOGY CHO DOANH NGHIỆP .51 III.1 MỤC ĐÍCH VÀ PHẠM VI CỦA HỆ THỐNG 52 III.1.1 Mục đích hệ thống 52 III.1.2 Phạm vi hệ thống 53 III.2 PHÂN QUYỀN NGƯỜI DÙNG TRONG HỆ THỐNG 53 III.2.1 Nhân viên 53 III.2.2 Nhân viên vào 53 III.2.3 Chuyên gia 53 III.2.4 Kỹ sư tri thức 54 III.2.5 Quản trị hệ thống 54 III.3 CÁC CHỨC NĂNG CHÍNH CỦA HỆ THỐNG .54 III.4 KIẾN TRÚC CHUNG CỦA HỆ THỐNG .56 III.4.1 Tầng liệu 56 III.4.2 Tầng trung gian 57 III.4.3 Tầng ứng dụng 57 III.5 ĐẶC TẢ CÁC CHỨC NĂNG CỦA HỆ THỐNG 57 III.5.1 Đăng ký .57 III.5.2 Đăng nhập 59 III.5.3 Phục hồi mật 60 III.5.4 Tra cứu ontology .61 III.5.5 Quản lý thông tin cá nhân 62 III.5.5.1 III.5.5.2 III.5.6 III.5.6.1 III.5.6.2 III.5.6.3 III.5.7 III.5.7.1 III.5.7.2 Xem thông tin cá nhân .62 Sửa thông tin cá nhân 63 Tìm kiếm tri thức .65 Tìm kiếm tài liệu 65 Tìm kiếm người 67 Tìm kiếm nâng cao .68 Chia sẻ tri thức 70 Tạo thích ngữ nghĩa .70 Sửa thích ngữ nghĩa .72 III.5.8 Hỗ trợ nhân viên 74 III.5.9 Hỗ trợ cập nhật tri thức .75 III.5.10 Hỗ trợ chuyên gia .76 III.5.11 Quản lý người dùng 77 III.5.12 Nhắc việc kiện 78 III.6 CÁC BIỂU ĐỒ TRÌNH TỰ .79 III.6.1 Tra cứu Ontology 80 III.6.2 Hỗ trợ nhân viên 81 III.6.3 Tìm kiếm tài liệu .82 III.6.4 Tìm kiếm người 83 III.6.5 Tìm kiếm nâng cao 84 III.6.6 Tạo thích ngữ nghĩa: 85 III.6.7 Sửa thích ngữ nghĩa 86 III.6.8 Nhắc việc kiện 87 III.7 THIẾT KẾ LỚP CỦA HỆ THỐNG .88 III.8 THIẾT KẾ DỮ LIỆU .89 III.8.1 Thiết kế ontology .89 III.8.2 Thiết kế sở liệu 95 III.9 THIẾT KẾ MÀN HÌNH 96 III.9.1 Thiết kế sơ đồ trình bày (layout) .96 III.9.2 Các menu 98 III.9.3 Giao diện tra cứu Ontology 98 Sinh viên thực hiện: Trần Cảnh Tồn Khóa K48 Lớp CNPM Trang 6/144 III.9.3.1 III.9.3.2 III.9.3.3 III.9.4 III.9.5 Giao diện hiển thị tìm kiếm lớp .98 Giao diện hiển thị thông tin lớp 100 Giao diện chung chức tra cứu ontology .100 Giao diện nhắc việc kiện .101 Giao diện tìm kiếm nâng cao 102 CHƯƠNG IV : XÂY DỰNG HỆ THỐNG QUẢN TRỊ TRI THỨC DỰA TRÊN ONTOLOGY CHO DOANH NGHIỆP 105 IV.1 SỬ DỤNG CORESE ĐỂ NẠP, TÌM KIẾM TRONG ONTOLOGY, ANNOTATION 105 IV.1.1 Tổng quan Corese 105 IV.1.2 Lập trình với Corese .106 IV.2 SỬ DỤNG STRUTS FRAMEWORK 109 IV.2.1.1 IV.2.1.2 Kiến trúc Struts 109 Cấu hình Struts Apache Tomcat 111 IV.3 SỬ DỤNG CÁC KỸ THUẬT ĐỂ HIỂN THỊ 114 IV.3.1 Ngôn ngữ XSLT .114 IV.3.2 SVG 114 IV.4 CHI TIẾT CÀI ĐẶT CÁC CHỨC NĂNG 116 IV.4.1 Tổ chức engine corese để làm việc với nhiều luật 116 IV.4.2 Tra cứu ontology .117 CHƯƠNG V : KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 121 V.1 KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC 121 V.1.1 Lý thuyết 121 V.1.2 Chương trình .121 V.2 ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 121 V.2.1 Lý thuyết 121 V.2.2 Chương trình .122 V.3 HẠN CHẾ 122 V.4 KẾT LUẬN 122 V.5 HƯỚNG PHÁT TRIỂN 122 TÀI LIỆU THAM KHẢO 123 PHỤ LỤC 1: CÚ PHÁP CỦA SPARQL 124 PHỤ LỤC 2: MỘT SỐ TRƯỜNG HỢP SỬ DỤNG CỦA HỆ THỐNG BK-KMS .129 Sinh viên thực hiện: Trần Cảnh Tồn Khóa K48 Lớp CNPM Trang 7/144 DANH MỤC HÌNH V Hình 1: Vịng đời Ontology 15 Hình 2: Phân cấp lớp ontology 16 Hình 3: Thuộc tính giới hạn thuộc tính 18 Hình 4: Kiến trúc lớp web ngữ nghĩa 20 Hình 5: Chiều ngữ nghĩa ontology 25 Hình 6: Kiến trúc chung ứng dụng dựa ontology .29 Hình 7: Sự khác RDF RDFS 33 Hình 8: Giao diện Protégé cho Project RDFS/RDF .35 Hình 9: Kiến trúc lưu trữ ontology .36 Hình 10: Kiến trúc ứng dụng On-To-Knowledge 42 Hình 11: Mơ hình ontology ứng dụng quản trị tri thức cho công nghiệp kim loại 44 Hình 12: Ontology thơng tin .45 Hình 13: Một phần Ontology lĩnh vực 45 Hình 14: Kiến trúc hệ quản trị tri thức cho công nghiệp kim loại 46 Hình 15: Mơ hình hóa người dùng dựa ontology 49 Hình 16: Mục đích hệ thống BK-KMS 53 Hình 17: Phân quyền người dùng hệ thống BK-KMS 54 Hình 18: Use case hệ thống 55 Hình 19: Kiến trúc tổng quan hệ thống BK-KMS 57 Hình 20: Use case mức quản lý thông tin cá nhân .63 Hình 21: Use case mức tìm kiếm tri thức 66 Hình 22: Use case mức chia sẻ tri thức 71 Hình 23: Use case mức quản lý người dùng 78 Hình 24: Biểu đồ trình tự chức tra cứu ontology 81 Hình 25: Biểu đồ trình tự chức hỗ trợ nhân viên 82 Hình 26: Biểu đồ trình tự chức tìm kiếm tài liệu 83 Hình 27: Biểu đồ trình tự chức tìm kiếm người .84 Hình 28: Biểu đồ trình tự chức tìm kiếm nâng cao .85 Hình 29: Biểu đồ trình tự chức tạo thích ngữ nghĩa .86 Hình 30: Biểu đồ trình tự chức sửa thích ngữ nghĩa 87 Hình 31: Biểu đồ trình tự chức nhắc việc kiện 88 Hình 32: Phân cấp lớp ontology Mitani .94 Hình 33: Mơ hình web-site BK-KMS 97 Hình 34: Giao diện bên ứng dụng cửa trước .98 Hình 35: Giao diện ứng dụng cửa sau 98 Hình 36: Các menu hệ thống 99 Hình 37: Giao diện chức tra cứu ontology 101 Hình 38: Giao diện nhắc việc kiện 102 Hình 39: Giao diện tìm kiếm nâng cao 104 Hình 40: Chế độ gõ tìm kiếm nâng cao 105 Hình 41: Mơ hình hoạt động Corese 107 Hình 42: Kiến trúc tổng quan framework Struts 111 Hình 43: Mơ hình hoạt động XSLT 115 Hình 44: Tổ chức lớp cho đối tượng QueryCorese 118 Sinh viên thực hiện: Trần Cảnh Tồn Khóa K48 Lớp CNPM Trang 8/144 Chương I : TỔNG QUAN VỀ HỆ QUẢN TRỊ TRI THỨC DỰA TRÊN ONTOLOGY Chương II Hệ quản trị tri thức Trước tìm hiểu hệ quản trị tri thức (HQTTT) cần trả lời câu hỏi sau:  Tri thức gì?  Vì phải quản trị tri thức(QTTT)?  Quản trị tri thức nào? Phần sau trả lời câu hỏi II.1.1.Tri thức Trong giới ngày nay, tri thức coi vừa nguồn lực người vừa nguồn động lực kinh tế chủ yếu Các nhân tố sản xuất truyền thống như: đất đai, tài nguyên thiên nhiên, vị trí địa lý, vốn, lao động không biến chúng tụt xuống hàng thứ hai Người ta có chúng, có cách dễ dàng có tri thức Vậy tri thức gì? Có nhiều quan điểm định nghiã khác tri thức, hiểu tri thức "những cảm nhận, hiểu biết bí thực tế mà có-là nguồn lực cho phép hành động cách thông minh." theo Wiig,1996 Hay theo cách giải thích Thomas Jefferson tri thức "Anh ta nghe ý kiến tự nhận lấy kiến thức cho mà khơng làm giảm kiến thức tôi; giống thắp sáng nến nến nhận ánh sáng mà không làm bị tối đi" Mặc dù có nhiều khái niệm khác nhau, học giả có đặc điểm chung nói tri thức: tri thức hình thành từ não người, người sử dụng tri thức để tư định tạo giá trị Q trình phát triển tri thức ln gắn liền với học hỏi, đổi sáng tạo Sẽ hữu ích phân biệt loại tri thức khác Biết (Knowwhat), loại tri thức kiện, ngày giảm dần tầm quan trọng xã hội thông tin sức mạnh Internet Biết (Know-why) tri thức giới tự nhiên, xã hội suy nghĩ người Biết (Know-who) giới quan hệ xã hội, tri thức biết Việc biết người cần thiết đơi cịn quan trọng quản lý biết nguyên tắc quản lý Biết chỗ biết thời gian (Know-where Knowwhen) ngày quan trọng kinh tế linh hoạt động Biết cách làm (Know-how) kỹ khả thực hành thành thạo công việc Tri thức tồn hai dạng: thứ dạng tri thức bộc lộ tri thức "mã hoá" dễ dàng chuyển giao từ người sang người khác, thường nằm hệ thống văn tổ chức, quy trình, quy tắc, hướng dẫn cơng việc, chuẩn mực hoạt động, sở liệu,… tri thức thường học qua giáo dục đào tạo quy Dạng thứ hai tri thức ẩn tri thức thu từ trải Sinh viên thực hiện: Trần Cảnh Tồn Khóa K48 Lớp CNPM Trang 9/144 nghiệm thực tế, dạng tri thức thường ẩn cá nhân khó "mã hóa", thường bao gồm: niềm tin, giá trị, kinh nghiệm, bí quyết, kỹ năng,… Như vậy, nhìn nhận tri thức phạm vi tổ chức, thấy tổ chức tồn hai dạng tri thức trên, có điều tổ chức có biết nắm giữ tri thức nào? chúng nằm đâu? nắm giữ? cách thức sử dụng để khai thác cách hiệu tri thức nhắm phục vụ cho q trình sản xuất kinh doanh tổ chức để tạo giá trị mà Đến câu hỏi đặt là: cần quản lý tri thức? quản lý tri thức nào? II.1.2.Quản trị tri thức Tại cần quản trị tri thức? "Tốt hơn, nhanh hơn, rẻ hơn" mục tiêu theo đuổi doanh nghiệp muốn tồn phát triển thị trường cạnh tranh ngày nay, mà khách hàng có vơ số lựa chọn dễ dàng tìm kiếm nhà cung cấp khác khoảng khắc click chuột Các doanh nghiệp ngày sức rút ngắn thời gian để cung cấp sản phẩm/dịch vụ cho khách hàng kể từ nhận yêu cầu, để biến ý tưởng thành sản phẩm/dịch vụ cụ thể Dưới sức ép cạnh trạnh, chu kỳ sống sản phẩm bị rút ngắn hết, tốc độ đổi sản phẩm nhanh đến chóng mặt Trong nhiều nghành cơng nghiệp dịch vụ thời gian tính giây, phút Đã khơng doanh nghiệp rơi vào tình trạng khủng hoảng cán chủ chốt marketing, tài kỹ thuật rời bỏ doanh nghiệp Doanh thu công ty bị giảm 60% giám đốc khách hàng rời bỏ, phải 06 tháng sau với nhiều nỗ lực cơng ty tạm ổn định Rất nhiều bí cơng nghệ bị cán kỹ thuật lành nghề đi; phải nhiều thời gian cơng sức để tìm kiếm thơng tin khách hàng mà ta có quan hệ từ lâu… Vậy đâu lời giải cho vấn đề trên? Phải nhu cầu cần kiến tạo tri thức quản lý hiệu nguồn tri thức Khái niệm quản lý tri thức Khái niệm quản lý tri thức khơng cịn mới, nhiều quốc gia Châu Âu, Châu Mỹ, kể khu vực áp dụng quản lý tri thức, có sách kinh tế tri thức quốc gia rõ ràng Nhiều công ty nước áp dụng quản lý tri thức thành công Định nghĩa cụ thể QTTT chưa thống nhất, có quan điểm khác từ đầu tri thức Trong khía cạnh toán quản lý tri thức cho doanh nghiệp, tập trung vào chức cung cấp thơng tin cần thiết hỗ trợ người dùng, nhìn nhận quản lý tri thức là: “tập hợp thước đo hướng tới việc cung cấp luồng kiến thức liên tục tới người, thời điểm phạm vi tổ chức, doanh nghiệp để cực đại hóa lợi nhuận thu từ tài sản trí tuệ nguồn thông tin” Về phương pháp, quản lý tri thức xây dựng nên điểm hội tụ nhanh chóng cơng nghệ thơng tin, quy trình kinh doanh quản lý lưu trình tác nghiệp, quản lý dự án, quản lý nhân lực (HRM), liên lạc khoa học thư viện Sinh viên thực hiện: Trần Cảnh Tồn Khóa K48 Lớp CNPM Trang 10/144