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

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 MỤC LỤC 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 thơng 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 thơng 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 thơng tin liên quan đến Marja tên người tên địa danh Hoặc muốn tìm thơng tin chuyên gia XML, với kết tìm kiếm cho kết khổng lồ tài liệu liên quan đến XML , ứng dụng hay công cụ XML mà khơng 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 thơng 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 toàn cầu, sở liệu kết nối toàn cầu Kỹ thuật Web cho phép lưu trữ thông 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 thơng 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, cơng 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 q thầy bạn bè để luận văn hoàn thiện Chương 1: GIỚI THIỆU SEMANTIC WEB 1.1 World Wide Web hạn chế Hệ thống mạng tồn cầu trở nên rộng khắp thông 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 khơng 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 thông minh ví dụ mơi giới thơng tin, tác nhân tìm kiếm, lọc thơng 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 1.2.1 Semantic Web gì? Semantic Web không Web riêng biệt mở rộng Web tại, theo cách thông tin xác định ý nghĩa tốt hơn, cho phép máy tính người cộng tác với tốt Semantic Web hình thành từ ý tưởng Tim Berners-Lee, người phát minh WWW, URI, HTTP, HTM Semantic Web mạng lưới thông tin liên kết cho chỳng cú thể xử lý dễ dàng máy tính phạm vi tồn cầu Nó xem cách mơ tả thơng tin hiệu World Wide Web, xem sở liệu có khả liên kết toàn cầu Semantic Web phương pháp cho phép định nghĩa liên kết liệu cỏch có ngữ nghĩa nhằm phục vụ cho máy tính “hiểu” Semantic Web cịn cung cấp môi trường chia sẻ xử lý liệu cách tự động máy tính Ví dụ: Giả sử ta cần so sánh giá để chọn mua bó hoa hay ta cần tra cứu catalog cỏc hóng chế tạo xe khác để tìm thiết bị thay cho phận bị hư hỏng xe Volvo 740 Thông tin mà ta thu trực tiếp Web trả lời câu hỏi địi hỏi người phân tích ý nghĩa liệu liên quan với u cầu đề ra, khơng thể xử lý tự động máy tính Với Semantic Web ta giải vấn đề cách: • Thứ nhất, mơ tả chi tiết liệu Do chương trình xử lý khơng cần quan tâm đến format, hình ảnh, quảng cáo trang Web để tìm liên quan thơng tin • Thứ hai, Semantic Web cho phép tạo file mô tả mối liên hệ tập liệu khác Ví dụ, ta tạo liên kết semantic cột ‘zip-code’ database với trường ‘zip’ở form nhập liệu chỳng cú chung ý nghĩa Điều cho phép máy tính theo link tích hợp liệu từ nhiều nguồn khác Ý tưởng liên kết nguồn khác (tài liệu, hình ảnh, người, khái niệm, …) cho phép mở rộng Web thành môi trường với tập mối quan hệ (như hasLocation, worksFor, isAuthorOf, hasSubjectOf, dependsOn, .) nguồn liệu, tạo mối liên hệ ngữ cảnh (contextual relationship), điều mà Web chưa làm Hình 1-2 Liên kết ngữ nghĩa nguồn khác Semantic Web 1.2.2 Semantic Web mang lại gì? 1.2.2.1 Máy hiểu thơng tin Web Internet ngày dựa hồn tồn vào nội dung Web hành cho người đọc không dành cho máy hiểu Semantic Web cung cấp ý nghĩa cho máy hiểu Ví dụ như: 10