Nghiên ứu dịh vụ web ngữ nghĩa và vấn đề tự động tìm kiếm

Trang 18 Semantic Web còn cung cấp một môi trường chia sẻ và xử lý dữ liệu một cách tự động bằng máy tính.Ý tưởng liên kết các nguồn khác nhau tài liệu, hình ảnh, con người, khái niệm ch

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Lê Đinh Cường

NGHIÊN CỨU DỊCH VỤ WEB NGỮ NGHĨA

VÀ VẤN ĐỀ TỰ ĐỘNG TÌM KIẾM

Chuyên ngành: Công nghệ thông tin

LUẬN VĂN THẠC SỸ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

Lời cam đoan

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân Các số liệu, kết quả trình bày trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất

kỳ công trình luận văn nào trước đây

Tác giả luận văn

Lê Đinh Cường

Mục lục

Trang

Trang phụ bìa 1

Lời cam đoan 2

Mục lục 3

Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt 6

Danh mục các bảng 7

Danh mục các hình vẽ, đồ thị 8

MỞ ĐẦU 10

Chương 1 – TỔNG QUAN 13

1.1 Công nghệ Web Service 13

1.1.1 Giới thiệu Web Service 13

1.1.2 Kiến trúc và các thành phần Web Service 13

1.1.3 Hạn chế của Web Service 15

1.2 Giới thiệu Semantic Web 16

1.2.1 Giới thiệu Semantic Web 17

1.2.2 Kiến trúc Semantic Web 18

1.2.3 Khái niệm Ontology 20

1.2.4 Các ngôn ngữ biểu diễn ngữ nghĩa thông tin 20

1.2.5 Ứng dụng của Semantic Web 21

1.3 Công nghệ Semantic Web Service 22

1.3.1 Từ Web Service tới Semantic Web Service 22

1.3.2 Giới thiệu dịch vụ Web ngữ nghĩa 25

1.3.3 Vòng đời phát triển của dịch vụ Web ngữ nghĩa 26

1.3.4 Các công nghệ và nền tảng để xây dựng Semantic Web Service 29

1.4 Kết chương 31

Chương 2 – SO SÁNH CÁC CÁCH TIẾP CẬN DỊCH VỤ WEB NGỮ NGHĨA 32

2.1 Giới thiệu 32

2.2 Mục đích 32

2.3 OWL-S đánh dấu ngữ nghĩa cho dịch vụ web 33

2.3.1 Ontology mức đỉnh 33

2.3.2 Tìm kiếm dịch vụ 34

2.3.3 Sự tương hỗ 35

2.3.4 Sự kết hợp 37

2.3.5 Sự triệu gọi 37

2.4 Mô hình Web Semantic Modelling Ontology (WSMO) 38

2.4.1 Ontology mức đỉnh 38

2.4.2 Tìm kiếm dịch vụ 39

2.4.3 Sự tương hỗ 40

2.4.4 Sự kết hợp 41

2.4.5 Sự triệu gọi 42

2.5 Khung làm việc METEOR-S 42

2.5.1 Tìm kiếm dịch vụ - sự tương hỗ 43

2.5.2 Sự kết hợp 44

2.5.3 Sự triệu gọi 44

2.6 So sánh các cách tiếp cận 44

2.6.1 So sánh trên thao tác tìm kiếm dịch vụ 46

2.6.2 So sánh trên sự tương hỗ giữa các hành động 47

2.6.3 So sánh sự kết hợp 48

2.6.4 So sánh sự triệu gọi 49

2.7 Kết luận 49

Chương 3 – ĐÁNH DẤU NGỮ NGHĨA VỚI OWL-S VÀ KỸ THUẬT ĐỐI SÁNH DỊCH VỤ 50

3.1 Giới thiệu 50

3.2 Kiến trúc OWL S và ontology mức đỉnh của dịch vụ- 51

3.2.1 Service Profile 54

3.2.2 Process Model 55

3.2.3 Service Grouding 56

3.3 Các cách tìm kiếm dịch vụ 58

3.4 Kỹ thuật khám phá tự động các dịch vụ web ngữ nghĩa 59

3.4.1 UDDI và việc tìm kiếm các dịch vụ 59

3.4.2 Kỹ thuật khám phá tự động dựa trên hệ đối sánh ngữ nghĩa 60

3.5 Kết chương 64

Chương 4 – XÂY DỰNG HỆ ĐỐI SÁNH NGỮ NGHĨA 65

4.1 Giới thiệu 65

4.2 Thư viện OWLS-MX 65

4.2.1 Giới thiệu thư viện 65

4.2.2 Tập hàm giao diện lập trình ứng dụng 66

4.3 Xây dựng hệ thống đối sánh ngữ nghĩa SMS 75

4.3.1 Phân tích các chức năng hệ thống 75

4.3.2 Các module trong hệ thống 76

4.3.3 Quy trình thực hiện đối sánh 78

4.4 Giới thiệu các ontology được dùng 79

4.5 Giới thiệu bộ kiểm thử các truy vấn và dịch vụ 80

4.5.1 Cấu trúc bộ kiểm thử 81

4.5.2 Truy vấn dịch vụ ngữ nghĩa 82

4.5.3 Các dịch vụ ngữ nghĩa được sử dụng 85

4.6 Kết quả thực nghiệm và đánh giá 94

4.7 Kết chương 99

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 100

TÀI LIỆU THAM KHẢO 102

PHỤ LỤC 105

Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt

HTML Hypertext Markup Language Ngôn ngữ đ ánh dấu siêu văn

b n ảHTTP Hypertext Transfer Protocol Giao thức truyền Siêu văn bản METEOR-S Managing End To End

Khung mô tả tài nguyên

SOAP Simple Object Access

Protocol

Giao thức truy cập đối tượng đơn giản

SWS Semantic Web Service Dịch vụ Web ngữ nghĩa

URI Uniform Resource Identifiers Địa chỉ định danh tài nguyên URL Uniform Resource Locator Địa chỉ định vị tài nguyên

WSDL Web Services Description

Language

Ngôn ngữ mô tả dịch vụ Web

WSMO Web Service Modeling

Danh mục các bảng

Bảng 2.1: So sánh các khái niệm tương ứng của ba mô hình 46

Bảng 4.1: Số lượng các dịch vụ và truy vấn trong bộ kiểm thử 81

Bảng 4.2: Chi tiết các dịch vụ kiểm thử 93

Bảng 4.3: Chi tiết yêu cầu dịch vụ 95

Bảng 4.4: Kết quả đối sánh 95

Danh mục các hình vẽ, đồ thị

Hình 1.1: Mô hình kiến trúc hướng dịch vụ 14

Hình 1.2: Kiến trúc cơ bản của SOA với SOAP, WSDL, và UDDI 15

Hình 1.3: Sự tiến hóa lên Semantic Web 16

Hình 1.4: Đề xuất đầu tiên về WWW của Tim Berners-Lee năm 1989 17

Hình 1.5: Liên kết ngữ nghĩa giữa các nguồn khác nhau trong Semantic Web 18

Hình 1.6: Kiến trúc Semantic Web 19

Hinh 1.7: Ví dụ về một RDF 21

Hình 1.8: Vòng đời của dịch vụ web ngữ nghĩa 27

Hình 2.1: Ontology mức đỉnh của OWL-S 33

Hình 2.2: Các phương thức mức khái niệm ServiceProfile 35

Hình 2.3: OWL-S xử lý các mô hình và IOPEs 36

Hình 2.4: Mô hình mức đỉnh WSMO 39

Hình 2.5: Các lớp chức năng của WSMO 40

Hình 2.6: Lớp WSMO Service 41

Hình 2.7: Lớp WSMO Interface 42

Hình 3.1: Ontology mức đỉnh của dịch vụ 52

Hình 4.1: Sơ đồ chức năng hệ SMS 76

Hình 4.2: Lược đồ tuần tự chức đăng đăng ký dịch vụ 77

Hình 4.3: Lược đồ tuần tự chức năng đăng ký yêu cầu 77

Hình 4.4: Lược đồ tuần tự chức năng cấuhình SMS 78

Hình 4.5: Lược đồ tuần tự chức năng đối sánh & xem kết quả 78

Hình 4.6: Quy trình của hệ thống đối sánh ngữ nghĩa 79

Hình 4.7: Mức đỉnh của ontology yêu cầu dịch vụ về thông tin bệnh viện 82

Hình 4.8: Cây phân cấp khái niệm của ontology Mid-level-ontology 84

Hình 4.9: Cây phân cấp khái niệm ontology SUMO 85

Hình 4.10: Mức đỉnh của ontology dịch vụ về thông tin bệnh viện 86

Hình 4.11: Mức đỉnh của ontology dịch vụ thông tin quá trình điều trị 87

Hình 4.12: Mức đỉnh của ontology dịch vụ trả quá trình điều trị tâm lý 88

Hình 4.13: Mức đỉnh của ontology dịch vụ trả về giá của một loại xe 89

Hình 4.14: Giao diện hệ đối sánh SMS 94

M Ở ĐẦU

Ban đầu, Web được các nhà khoa học sử dụng nhằm mục đích cung cấp và chia sẻ thông tin để phục vụ cho các tổ chức chính phủ, doanh nghiệp và cả các cá nhân qua các các dữ liệu và các ứng dụng của họ Nhưng dần dần eb đã hướng w

đến phục vụ cho các mục đích mà trước đó chưa từng nghĩ n đế Đặc ưng c c tr ủa ácWeb hiện thời đa số hiển thị cho con người có thể “hiểu được Tuy nhiên, trở ngại ” lớn nhất hiện nay cho việc tìm kiếm thông tin, dịch là dữ liệu trên We vụ b thiếu ngữ nghĩa để cho phép các máy tính có thể hiểu được và tự động xử lý dữ liệu

Để giải quyết các kh khăn tr n, nhiều ó ê nghi n cứuê đã được ti hành nh ến ằm

l àm giàu th m những th ng tin hiện ê ô có thành những ạng th ng tin m d ô à m có áy thể

x lý ử được Tim B ners Ler ee, người phát minh ra WW đã xem tương lai củaW

WWW như “Semantic eb” mở rộng của eb ở đó ác th ng tin tồn ại ưới là W – W , c ô t d

dạng m áy tính c thể đọc được, các ịch ụ ẽó d v s có c ác khả ăng vượt trội so với c n cá

d v ịch ụ chỉ cung cấp c c th ng tin như ện nay Web ngữ nghĩa được định nghĩa á ô hi như là mở rộng của Web hiện thời, trong đó các thông tin này mang đầy đủ ngữ nghĩa Các d v t ịch ụ ự động s cẽ ải thi ện khả ăng của n nó giúp đỡ con người hiểu đểđược nhiều nội dung c wủa eb hơn và vì thế vi tìm kiếm, phân lo và lọc thông tin ệc ại

s nêẽ trở n chính c hơn Qu trình ày cuối ùng sẽ ẫn ới ột hệ thống tri thức xá á n c d t mkhổng l ồ được đặc trưng bởi nhiều d v ịch ụ suy luận chuyên biệt Những d v n ịch ụ ày

s h ẽ ỗtrợ chúng ta trong hầu ết ác khía ạnh ủa cuộc ống àng ngày h c c c s h và việc truy

c ôậpth ng tin trở n dễ àng ơn, phổ biến ơn nê d h h

Việc phát triển các công nghệ nhằm hỗ trợ cho Web ngữ nghĩa đã dần chiếm

ưu thế trong các công đồng nghiên cứu khác nhau Web ngữ nghĩa tận dụng tối đa được khả năng của nó thông qua các dịch vụ web (Web Service) Một dịch vụ web

là một hệ phần mềm bao gồm một tập chức năng mà có thể trao đổi và tương tác với nhau

Ngày nay, với s ự phát triển mạnh mẽ ủa ác ịch ụ eb đã àm cho các c c d v w l

d v wịch ụ eb c thể được ng khai, định ịó cô v và có k t hthể ế ợp các ứng ụng th ng d ôqua web Đây là lý do tạisao mà hiện nay càngngày càng có nhiều công ty và ều nhi

t ổchức kh ng chỉ thực thi các ịch ụ ủa ri ng họ ô d v c ê mà c òn phát triển ại ác ịch ụ l c d v ứng ụng d khác tr ên mạng Vì ế khả năng khám phá, tìm kiếm lựa chọn và tích th để hợp một cách hiệu quả các dịch vụ của các tổ chức tại thời điểm thực thi dịch vụ đã trở thành một vấn đề quan trọng đối với các nhà cung cấp dịch vụ web Một vấn đề đặt ở đây là làm th ế nào để phát triển các k ỹ thu để t ật ự động xác định được đúng

d v wịch ụ eb m thoả ãn được c y u cầu ủa người ử ụng Tự động tìm kiếm à m cá ê c s d

c d v wác ịch ụ eb là m ộtnhiệm ụ đòi ỏi ính phức tạp vì nó gặp phải các trở ngại: v h t

- S lố ượng c d v wác ịch ụ eb sẵn c ngày càng nhiều và phân tán đã ượt quó , v á khả ă n ng của con người để có thể tìm kiếm một cách thủ công

- C d v wác ịch ụ eb c thể được ạoó t và c ập nhật liên tục Nếu như tìm kiếm do con người thực hiện, có thể không cập nhật theo kịp sự phát triển này

Việc tìm kiếm các dịch vụ web (hay dịch vụ web ngữ nghĩa) có thể tiếp cận theo hai hướng Hướng thứ nhất là tìm kiếm từ khóa thông thường và cách thứ hai

là tìm kiếm theo ngữ nghĩa Việc tìm kiếm theo từ khóa không hiệu quả và chính xác, trên số lượng ngày càng lớn các dịch vụ Việc tích hợp ngữ nghĩa vào các dịch

vụ web đã cho ta cách thức tìm kiếm theo ngữ nghĩa,tăng cường tính tự động hóa,

đó chính là trọng tâm của luận văn

Mục đích của luận văn l nhằm nghi n cứu phát triển ột hệ đối sánh dịchà ê m

v wụ eb ngữ nghĩa sử dụng thư viện OWLS MX Cấu trúc luận văn bao gồm các chương như sau:

- Chương 0: Mở đầu

 Chương 1: Tổng quan Chương này giới thiệu về các dịch vụ web, web ngữ

nghĩa và ontology, và dịch vụ web ngữ nghĩa Ta sẽ tìm hiểu tổng quan về các dịch vụ web ngữ nghĩa cùng với vòng đời phát triển của nó

 Chương 2: So sánh các cách tiếp cận tới Semantic Web Service Giới thiệu

một số các cách tiếp cận tới dịch vụ web ngữ nghĩa hiện nay, bao gồm OWL

-S, WSMO, METEOR-S và so sánh các cách này

 Chương 3: Đánh dấu ngữ nghĩa với OWL-S và việc đối sánh các dịch vụ

Chương này đi sâu phân tích về ngôn ngữ ontology cho web để đánh dấu ngữ nghĩa các dịch vụ và trình bày kỹ thuật tự độngtìm kiếm, kiến trúc hệ thốngđối sánh ngữ nghĩa

 Chương 4: Xây dựng hệ thống đối sánh ngữ nghĩa Chương này giới thiệu

một thư viện hỗ trợ đối sánh ngữ nghĩa kết hợp dựa trên logic chính xác và đối sánh xấp xỉ dựa trên tương tự cú pháp Từ đó xây dựng một hệ đối sánh

và cài đặt trên một bộ kiểm thử các ontology, yêu cầu và dịch vụ

 Phần cuối cùng là Kết luận trình bày những kết quả mà luận văn đạt được và

các hướng phát triển tiếp theo

Chương 1 – TỔNG QUAN

1.1 Công nghệ Web Service

1.1.1 Giới thiệu Web Service

Web services là một dạng ứng dụng Web mới Các ứng dụng này có các tính chất như: độc lập, tự diễn tả, được mô đun hóa… Chúng có thể được định vị và được triệu gọi thông qua môi trường Web Web services có thể thực hiện các chức năng từ đơn giản tới các xử lý nghiệp vụ phức tạp…

Từ quan điểm của người xây dựng phần mềm, một Web Services có thể đượccoi là kiến trúc hướng dịch vụ, nó bao gồm tập các dịch vụ mà có thể truyền thôngvới nhau và với các client đầu cuối thông qua các giao diện hoàn toàn xác định Một -trong những lợi thế của kiến trúc hướng dịch vụ là nó cho phép phát triển các ứng dụng được liên kết lỏng lẻo mà có thể được phân tán và truy cập từ bất kỳ client nào thông qua mạng

1.1.2 Kiến trúc và các thành phần Web Service

WSA (Web services Architecture) là sự hội tụ của kiến trúc hướng dịch vụ SOA (Service Oriented Architecture) và Web Web làm cho WSA độc lập hoàn -toàn với nền tảng và ngôn ngữ Web services có thể được triển khai bằng bất kỳ ngôn ngữ nào, trên bất kỳ nền nào từ thiết bị nhỏ nhất cho tới các siêu máy tính

Hình 1.1 biểu diễn mô hình hoạt động trong mô hình SOA

Hình 1.1: Mô hình kiến trúc hướng dịch vụ

Ba thành phần cơ bản là service provider (cung cấp service), service consumer (sử dụng dịch vụ) và service broker (môi giới dịch vụ) Phía service provider tạo ra dịch vụ và đưa ra đặc tả giao diện của nó Sau đó đăng ký (register) dịch vụ với một service broker Phía sử dụng dịch vụ (service consumer) sẽ truy vấn service broker để tìm ra service tương thích với nó Service broker cho service consumer biết nơi có dịch vụ và đặc tả chi tiết của dịch vụ đó Service consumer sẽ dùng đặc tả này để kết gắn client đến service

1.1.2.2 Kiến trúc Web Service

Kiến trúc web services đưa ra tất cả các đặc trưng tốt nhất của kiến trúc hướng dịch vụ Trong phần lớn các hệ thống trung gian, ba thành phần cơ bản (transport, description, discovery) trong kiến trúc WSA được cài đặt tương ứng bằng SOAP, WSDL, UDDI Hình 1.2 minh họa nguyên lý của một hệ WSA sử dụng 3 công nghệ này

Hình 1.2: Kiến trúc cơ bản của SOA với SOAP, WSDL, và UDDI

UDDI registry đóng vai trò của service broker Các thao tác đăng ký và tìm kiếm được cài đặt bằng UDDI Inquiry và UDDI Publish APIs Một tài liệu WSDL

sẽ đặc tả chi tiết service, và được sử dụng để kết gắn client tới service Toàn bộ các chức năng giao vận được thực hiện nhờ SOAP

1.1.2.3 Các thành phần của Web Service

C ác thành phần chính liên quan đến Web ervice và đóng vai trò quyết định S s trong hoạt động của Web services

 XML (eXtensible Markup Language)

 SOAP (Simple Object Access Protocol)

 WSDL (Web Services Description Language)

 UDDI (Universal Description, Discovery and Integration)

 BPEL4WS (Business Process Execution Language for Web Service)

1.1.3 Hạn chế của Web Service

T ừ trước đến giờ SDL, SOAP v W à UDDI vẫn được xem như là m bột ướcđịnh hướng đúng nhưng chúng không hỗ trợ việc t ựđộng hoá và gặp rất nhiều khó khắn trong việc vận hành bởi vì chúng phụ thu v cáộc ào c chuẩn ưu ti n vê à yêu cầu

c ủa con người Để ỗ trợ cho qu trình suy diễn ự động th việc biểu diễn tri thức h á t ì (như các ng n ng đánh dấu) là cần ết xáô ữ thi để c định c d ả ữ ệuli và c ật ác lu cho quá

trình suy diễn Khả ă n ng tự động định v và hợp các dịch v w d ị ụ eb ựa ê átr n c c mô t ảngữ nghĩa v dịch v wề ụ eb Các ontology sẽ được s dụng để cho phép xác định nội ửdung ngữ nghĩa, do vậy có nhiều quan t m về ộng đồng c wâ c ủa eb ngữnghĩa Thêm

v ào đó, c c tác tử ẽ ần được ử ụng để th ng dịch ội dung vá s c s d ô n à yêu cầu ủa người c

s dử ụng

Do vậy với s ựxuất hiện ủa eb ngữ nghĩa th c w ì cá ôc c ng nghệ tr n kh ng còn ê ôphù h nợp ữa Đòi ỏi một cô h ng nghệ khác ần xuất hiện c mà h wỗtrợ eb ngữ nghĩa

1.2 Giới thiệu Semantic Web

Thế hệ web đầu tiên bắt đầu với những trang HTML thủ công, thế hệ thứ hai

đã tạo nên một bước cho máy thực hiện và thường là các trang HTML động Các thế hệ web này mang ý nghĩa cho con người thao tác trực tiếp (đọc, duyệt, điền vào mẫu) Thế hệ web thứ ba được gọi là “Semantic Web”, mang mục đích là thông tin

sẽ do máy xử lý

Hình 1.3: Sự tiến hóa lên Semantic Web

1.2.1 Giới thiệu Semantic Web

1.2.1.2 Semantic eb W là gì

Semantic Web không là Web riêng biệt nhưng là một sự mở rộng của Web hiện tại, theo cách thông tin được xác định ý nghĩa tốt hơn, nó cho phép máy tính và người cộng tác với nhau tốt hơn Semantic Web được hình thành từ ý tưởng của Tim Berners-Lee, người phát minh ra WWW, URI, HTTP, và HTML

Hình 1.4: Đề xuất đầu tiên về WWW của Tim Berners Lee năm 1989

-Semantic Web là một mạng lưới các thông tin được liên kết sao cho chúng

có thể được xử lý dễ dàng bởi các máy tính ở phạm vi toàn cầu Nó được xem là cách mô tả thông tin rất hiệu quả trên World Wide Web, và cũng được xem là một

cơ sở dữ liệu có khả năng liên kết toàn cầu

Semantic Web là một phương pháp cho phép định nghĩa và liên kết dữ liệu một cách có ngữ nghĩa hơn nhằm phục vụ cho máy tính có thể “hiểu” được

Semantic Web còn cung cấp một môi trường chia sẻ và xử lý dữ liệu một cách tự động bằng máy tính.

Ý tưởng liên kết các nguồn khác nhau (tài liệu, hình ảnh, con người, khái niệm) cho phép chúng ta mở rộng Web thành một môi trường mới với tập các mối quan hệ mới (như hasLocation, worksFor, isAuthorOf, hasSubjectOf, dependsOn) giữa các nguồn dữ liệu, tạo ra các mối liên hệ ngữ cảnh (contextual relationship), điều mà Web hiện tại chưa làm được

Hình 1.5: Liên kết ngữ nghĩa giữa các nguồn khác nhau trong Semantic Web

1.2.1.2 Semantic eb W mang lại những gì

- Máy có thể hiểu được thông tin trên Web

- Thông tin được tìm kiếm nhanh chóng và chính xác hơn

- Dữ liệu n kết độngliê

- Hỗ trợ công cụ tự động hóa

1.2.2 Kiến trúc Semantic Web

Semantic Web là một tập hợp/một chồng (stack) các ngôn ngữ Tất cả các lớp của Semantic Web được sử dụng để đảm bảo độ an toàn và giá trị thông tin trở nên tốt nhất

Hình 1.6: Kiến trúc Semantic Web

 Lớp Unicode & URI: Nhằm bảo đảm việc sử dụng tập kí tự quốc tế và cung

cấp phương tiện nhằm định danh các đối tượng trong Semantic Web

 Lớp XML cùng với các định nghĩa về namespace (không gian tên) và schema (lược đồ): Bảo đảm rằng chúng ta có thể tích hợp các định nghĩa

Semantic Web với các chuẩn dựa trên XML khác

 Lớp RDF [RDF] và RDFSchema [RDFS]: Có thể tạo các phát biểu

(statement) để mô tả các đối tượng với những từ vựng và định nghĩa của URI, và các đối tượng này có thể được tham chiếu đến bởi những từ vựng và định nghĩa của URI ở trên Đây cũng là lớp mà chúng ta có thể gán các kiểu (type) cho các tài nguyên và liên kết Và cũng là lớp quan trọng nhất trong kiến trúc Semantic Web

 Lớp Ontology: Hỗ trợ sự tiến hóa của từ vựng vì nó có thể định nghĩa mối

liên hệ giữa các khái niệm khác nhau

 Lớp Digital Signature: Được dùng để xác định chủ thể của tài liệu

 Các lớp Logic, Proof, Trust: đang trong giai đoạn nghiên cứu và các thể

hiện của các ứng dụng giản đơn đang được xây dựng Lớp Logic cho phép viết ra các luật (rule) trong khi lớp Proof thi hành các luật và cùng với lớp Trust đánh giá nhằm quyết định ứng dụng nên hay không nên tin tưởng/chấp nhận (trust) chứng cớ (proof)

1.2.3 Khái niệm Ontology

Ra đời từ nhu cầu biểu diễn tri thức, ngày nay các ontology đã trở thành trọng tâm trong các nghiên cứu trong lĩnh vực công nghệ tri thức Với mục đích thiết lập nên các mô hình biểu diễn qua đó máy tính có thể hiểu và vận dụng khía cạnh ngữ nghĩa của thông tin, các ontology ngày càng góp mặt trong nhiều lĩnh vực chuyên ngành khách nhau của công nghệ thông tin như trí tuệ nhân tạo, Web ngữ nghĩa

Hiện tại có nhiều định nghĩa về Ontology, bao gồm cả các mô hình toán học lẫn các định nghĩa thiên về khái niệm Ở đây ta đưa ra định nghĩa được chấp nhận

rộng rãi của Gruber: “Một Ontology là một đặc tả tường minh và hình thức về một

khái niệm hóa miền thông tin được chia sẻ”

Định nghĩa này nhấn mạnh hai điểm chính: đó là các khái niệm hình thức hóa và bởi vậy cho phép suy diễn (reasoning) bởi máy tính; thứ hai nó nhấn mạnh mỗi Ontology được xây dựng cho một vài miền thông tin cần quan tâm, thể hiện sự hiểu biết chung về một miền Từ đó các ứng dụng có thể tận dụng sự hiểu biết chung này để giao tiếp với nhau

Ontology bao gồm các khái niệm (concept), các quan hệ (relation), các thể hiện (instance) và các tiên đề (axiom) Vì thế một Ontology thường được biểu diễn dưới dạng bộ 4 {C, R, I, A} trong đó C là tập các khái niệm, R là tập các quan hệ, I

1.2.4.2 RDF

XML cung cấp cú pháp để mã hóa dữ liệu, RDF là một cơ cấu chỉ ra điều gì

đó về dữ liệu Như tên gọi, RDF là một mô hình để biểu diễn dữ liệu về “mọi thứ trên Web” Mọi thứ ở đây chính là các tài nguyên trong RDF vocubulary (từ vựng)

Mô hình dữ liệu cơ sở của RDF thì đơn giản, bên cạnh tài nguyên (resources), RDF còn chứa thuộc tính (properties) và câu phát biểu (statements)

Hinh 1.7: Ví dụ về một RDF

Nhìn chung, một mô tả RDF là một danh sách các triple (bộ ba): object - attribute value -

1.2.5 Ứng dụng của Semantic Web

Các lĩnh vực ứng dụng hiện có của Semantic Web là như sau:

 Các bộ máy tìm kiếm ngữ nghĩa (Search Engine): Nếu Search Engine được tích hợp tri thức để hiểu được ý nghĩa của các từ, thì rất có thể nó cho ta kết quả chính xác hơn, lúc đó việc tìm kiếm sẽ dựa trên khái niệm (concept) chứ không phải theo từ khóa (keyword)

 Tiềm năng kế tiếp của Semantic Web có thể kể đến là ứng dụng vào các tác

tử Internet Hiện nay, để hoàn thành công việc, các tác tử internet phải yêu cầu dữ liệu các trang Web ngữ nghĩa, thu thập và xử lý chúng m

 Mối quan hệ (Relationship): Semantic Web còn được dùng để tổ chức lại các trang Web có nội dung liên quan nhau, phục vụ công việc chọn lọc và chỉ mục

 Ngành công nghiệp chăm sóc sức khỏe đã được khởi động và đang đi lên với những chuyển biến sâu sắc Những chuyển biến này tạo nên những thách thức mới và để đương đầu với chúng, giải pháp phải xây dựng một hệ thống

y tế điện tử tích hợp thêm các công nghệ mới đang được nghiên cứu ứng dụng Hiện nay, các hệ thống y tế điện tử đa phần là những trang web cung cấp và cập nhật thông tin, thực hiện một số thao tác quản lí (bệnh nhân, đơn thuốc …) dựa trên cơ sở dữ liệu Trong khi đó với ứng dụng công nghệ Semantic Web, triển khai các dịch vụ kèm theo các hệ trợ giúp quyết định, một số nước châu Âu đã đưa ra những giải pháp nhằm cải thiện cách thức chăm sóc sức khỏe người dân ngày một tốt hơn Xu hướng của thế giới là xây dựng một chuẩn bệnh án điện tử với rất nhiều lợi ích: vừa phục vụ cho việc chăm sóc sức khỏe bệnh nhân đồng thời đó cũng là nguồn tài liệu quí giá cho các bản thống kê và điều tra về tình hình y tế trên toàn thế giới Bên cạnh đó, các mục tiêu như cải thiện điều kiện và phương thức khám chữa bệnh, giảm chi phí các hoạt động y tế, nâng cao sự tiện dụng của các dịch vụ cũng là mối quan tâm của các nhà quản lí và hoạt động xã hội Vấn đề gặp phải khi xây dựng các hệ thống y tế điện tử là sự đa dạng của các nguồn thông tin Với mục tiêu thống nhất được các nguồn thông tin hỗn tạp và tiến tới chuẩn hóa các tài liệu cũng như các khuôn dạng dữ liệu cần thiết thì công nghệ web ngữ nghĩa dựa trên nền tảng quản trị tri thức là một xu hướng tiếp cận đúng đắn Những ưu điểm nổi bật trong việc quản trị tri thức dựa trên ontology sẽ góp phần giải quyết các vấn đề khó khăn hiện tại

1.3 Công nghệ Semantic Web Service

1.3.1 Từ Web Service tới Semantic Web Service

Từ những hạn chế của Web Service, ta có những điều mong muốn đạt được:

1 Tự động tìm kiếm Web services: Tìm kiếm các dịch vụ mong muốn có thể rất khó khăn, đặc biệt là khi các yêu cầu dịch vụ không biết chắc những dịch

vụ được cung cấp; phía các thực thể yêu cầu hi vọng rằng có một thực thể nào đó cung cấp dịch vụ này trực tuyến Tuy nhiên, để làm cho Web services hoàn thiện, phải đưa ra các cách tìm kiếm các dịch vụ yêu cầu; tức là nó được tìm kiếm tự động, với một sự chính xác và hiệu quả

2 Tự động triệu gọi một dịch vụ: Sau khi tìm thấy dịch vụ được yêu cầu, tác tử

có thể triệu gọi dịch vụ một cách tự động Lợi ích hiển nhiên là: không cần

sự can thiệp của con người dẫn đến sự chậm trễ thi hành, ta có thể kiểm soát các hoạt động trên một phạm vi rộng với hiệu quả và chi phí thấp hơn nhiều Trong nhiều trường hợp việc tự động triệu gọi này là cực kỳ cần thiết; vì nhiều ứng dụng bắt buộc phải chạy liên tục mà không cho phép một sự ngắt quãng nào

3 Tự động kết hợp các dịch vụ cần thiết: Thông thường, các hoạt động của một doanh nghiệp cần một vài Web services làm việc đồng thời cùng nhau Chẳng hạn, việc nhập hàng vào kho sẽ bao gồm việc tham khảo giá từ nhiều nhà cung cấp (sẽ gọi các Web services được xuất bản bởi các nhà cung cấp),

so sánh các giá (tác vụ này có thể làm nội bộ), và sau khi chọn được nhà cung cấp thì đặt hàng (sẽ dùng một Web services khác được đưa ra bởi nhà cung cấp được lựa chọn) Rõ ràng một tác tử phải có khả năng tìm kiếm các dịch vụ cần thiết và triệu gọi chúng theo thứ tự để thỏa mãn yêu cầu của doanh nghiệp

4 Tự động giám sát các tiến trình được thực hiện: Rõ ràng là nếu các tiến trình

là tự động thì câu hỏi đặt ra làm thế nào để biết các dịch vụ được yêu cầu có được tìm thấy và thực thi thành công và chính xác hay không? Vì vậy phải

có các cơ chế kiểm tra và báo cáo việc thực thi này

Trên đây là những mục tiêu để hoàn thiện Web Services, làm thế nào để thực hiện khi ta chỉ có WSDL, SOAP và UDDI Thực tế là việc tìm kiếm thủ công các dịch vụ được yêu cầu là cực kỳ khó khăn, và yêu cầu đặt ra là phải có sự tự động

trong việc triệu gọi, kết hợp và giám sát Như đã biết trong Web services, UDDI được cung cấp như một phương tiện chính để tìm kiếm dịch vụ Tuy nhiên, dùng UDDI để tìm các Web services là cực kỳ khó khăn, tất nhiên không đến mức bất khả thi, vì những nguyên nhân sau:

• Cơ chế tìm kiếm của UDDI dựa trên một mô tơ tìm kiếm theo từ khóa, có nghĩa là bạn có thể tìm thấy rất nhiềuhoặc không tìm thấy gì cả

• Rất nhiều mô hình phân loại và xác định được dùng trong nhiều loại dữ liệu trong UDDI để làm các tiến trình tìm kiếm thuận tiện hơn Tuy nhiên, điều này yêu cầu nhiều sự hiểu biết về các mô hình phân loại và nhận dạng với các khách hàng sử dụng Web Services (các nhà phát triển) Thậm chí cứ cho rằng đây không phải là vấn đề lớn, thì nó vẫn có khả năng là các bên khác nhau phân loại một dịch vụ theo các cách khác nhau, và không dùng được các mô hình phân loại và nhận dạng

• Bên cạnh các điểm trên, UDDI chỉ đưa ra một cách duy nhất, và không có cách nào khác để tìm kiếm dịch vụ

Kết quả cuối cùng của việc sử dụng UDDI là tìm kiếm các dịch vụ đã được thử nghiệm và kiểm chứng; và không có gì đảm bảo rằng các quá trình thủ công sẽ thành công va trong khi việc tìm kiếm tự động là chưa thể thực hiện

Bây giờ câu hỏi đặt ra là: Làm thế nào để tìm kiếm các dịch vụ yêu cầu một cách tự động Vì nếu không có các quá trình tìm kiếm tự động thì các mục tiêu khác – như triệu gọi tự động, kết hợp tự động hay giám sát tự động không thể được – nhận biết

Tìm kiếm thông tin trên Web là rất khó khăn vì thế đã dẫn đến ý tưởng đưa ngữ nghĩa vào các trang Web để làm cho việc tìm kiếm trở nên hiệu quả hơn nhờ sự quan hệ ngữ nghĩa

Việc tìm kiếm tự động cá Web services chỉ là một hoạt động tìm kiếm, c những nhà nghiên cứu và phát triển cân nhắc việc có một số tính ngữ nghĩa trong thế giới Web services có thể giúp ta tìm được các service mong muốn Điều đầu tiên

phải làm là có một cái nhìn khác về các chuẩn Web services và xem nó đã có các thông tin mang tính ngữ nghĩa cho chúng ta dùng hay chưa.

Chúng ta cùng xét ba thành phần chính; đầu tiên là SOAP, SOAP là giao thức giúp thực hiện việc truyền thông và trao đổi dữ liệu mức thấp; nó là công việc sau khi tìm kiếm, vì thế nó sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc truyền tìm kiếm tự động; sau đó là hai thành phần khác: WSDL và UDDI WSDL là ngôn ngữ dùng để

mô tả Web Service, tuy nhiên không có tính ngữ nghĩa trong các tài liệu WSDL, tương tự tính ngữ nghĩa cũng không được xây dựng trên UDDI

Vậy giải pháp cho vấn đề tìm kiếm tự động ở đây có thể là thêm tính ngữ nghĩa vào các tài liệu WSDL và các đăng ký UDDI hoặc tạo ra một bộ chuẩn mới hoặc kết hợp cả hai

Những vấn đề ở trên đưa đến cho ta một phát sinh mới từ Web Service, đó chính là Semantic Web Services

1.3.2 Giới thiệu dịch vụ Web ngữ nghĩa

Sự phổ biến của các dịch vụ Web làm tăng cường việc chia sẻ các tài nguyên– dữ liệu và dịch vụ – trên Web Các tính chất cơ bản của Web services đóng gói –

và độc lập – giúp chúng có tính sẵn sàn cao và tăng cường khả năng sử dụng lại và g tương hỗ qua các lĩnh vực ứng dụng Tuy nhiên, các chuẩn Web service không mô

tả hoàn toàn khả năng của một dịch vụ và không được hiểu bởi các chương trình phần mềm Một người phát triển được yêu cầu để thông dịch ý nghĩa của đầu vào, đầu ra và các ràng buộc ứng dụng, trong ngữ cảnh mà dịch vụ được dùng Vì thế, việc tự động khám phá và lựa chọn tại thời gian thực thi của hầu hết tài nguyên đầy

đủ cho một hoạt động cho trước bị hạn chế, cũng như giải pháp tự động không chuẩn với mức khuôn dạng dữ liệu giao thức bản tin và tổ chức xử lý,

Các nghiên cứu Semantic Web Services (SWS) giúp cho việc tự động hóa sự phát triển của các ứng dụng dựa trên Web service qua các công nghệ Web ngữ nghĩa ằng cách cung cấp các mô tả chính quy với các ngữ nghĩa xác định chuẩn B , SWS làm cho việc thông dịch của Web service trở nên dễ dàng– các thuộc tính chức

năng hay phi chức năng Các nghiên cứu chủ đạo của SWS bao gồm các lĩnh vực sau:

• Discovery: Tìm kiếm Web service có thể thỏa mãn một nhiệm vụ Sự khám phá bao gồm đối sánh một mô tả tác vụ chuẩn với mô tả ngữ nghĩa của các Web services

• Mediation: Ta không thể coi các thành phần phần mềm mà ta tìm thấy là tương thích Mediation giúp vượt qua tất cả sự không tương thích Thông thường nó có nghĩa là những sự không đối sánh tại mức khuôn dạng dữ liệu, bản tin giao thức và các quy trình xử lý

• Composition: Thường là không có một dịch vụ đơn lẻ nào thỏa mãn một yêu cầu Trong trường hợp ta muốn tạo một dịch vụ mới bằng cách kết hợp các thành phần có sẵn Một cơ chế tổ chức dựa trên trí tuệ nhân tạo - Artificial Intelligence (AI) được dùng để kết hợp các mô tả Web service từ một mục đích mức cao

1.3.3 Vòng đời phát triển của dịch vụ Web ngữ nghĩa

Vòng đời phát triển ủa ác ịch ụ eb ngữ nghĩa; cũng giống như các dịch c c d v w

vụ Web truyền thống, bao gồm: mô tả, quảng bá dịch vụ, khám á dph ịch vụ, l ựa

chọn c dịch v và h các ụ ợp ác d v h ịch ụ ình ành nên c á th ácqu ình x lý wtr ử eb và ực ththi các dịch v wụ eb Trong phần này chúng ta sẽ trình ày ác c b c đặ điểm c m ủa ỗigiai đoạn n ày

Để khai thác đầy đủ các sức mạnh mà các d v wịch ụ eb đem lại th ác chì c ức

năng của ác ịch ụ khác nhau phải được ết ợp ới nhau hình thành n các qu c d v k h v nê á trình x lý wử eb C á ácqu ình x lý wtr ử eb cho ph biểu diễn c tương t , trao đổi ép ác ác

phức t ạp ữagi các tổ chức, biểu diễn á qu trình át triph ển của công nghệ luồng ng côviệc (workflow) Trong đó, ngữ nghĩa thường đóng vai tr quan trọng trong tất ảò c

các giai đ ạn ủa vòng đời ph t triển ịch ụ eb Các giai đ ạn chính đượco c á d v w o mô t ảnhư hình 1.8:

Hình 1 8: Vòng đời ủa ịch ụ eb ngữ nghĩa c d v w

1.3.3.1 Mô tả dịch vụ web ngữ nghĩa

Hiện nay, các đặc ả ề ịch ụ eb dựa tr n các chuẩn th chỉ ác định được t v d v w ê ì x

c i v m c ác đặc đ ểm ề ặt ấu trúc Nhưng các đặc ả đó kh ng đầy đủ cho việc ận ành t ô v h

các dịch ụ eb đó Một trong những giải pháp tốt v w nhất để giải quyết ác ấn đề c v

v hận ành cho phép c ứng ụng hiểu được ác phương pháp là cá d c và d ữliệu ằng việc b

thêm ngữ nghĩa cho chúng ó nhiều cô C ng cụ ph ợp để ạo c dịch v w ù h t ác ụ eb C ác

chương tr ình ban đầu được viết bằng Java hay bất k ôỳ ng n ngữ ướng đối ượng h t

n cào ũng đều có thể được chuyển sang các ịch ụ eb Về ặt ỹ thuật th ất ỳ d v w m k ì b k

chương trình n mà có ể giao tiếp, trao đổi v cào th ới ác th th ực ể ừ t xa s dụng SOAP ửđều có thể gọi là d v wịch ụ eb Giai đ ạn đầuo tiên trong qu ình phá tr át tri ển các dịch

v wụ eb chính là t c d v wạo ác ịch ụ eb, do đó việc s dử ụngngữ nghĩa ại t giai đo n ạn ày

là r ất quan trọng Trong quá trình phát tri ển dịch v wụ eb th ữ ệu, c ức năng ì d li ác ch

cũng như ngữ nghĩa ủa ịch ụ ũng ần được c định Tất ả ác ịch ụ eb c d v c c xá c c d v wđều nh một t đầu vào và t nêận ập ạo n một tập các đầu ra T các ập đầu v và ào đầu ra được biểu ễn di bằng các ký hi của cácệu thao t ác trong một file mô tả WSDL hay một ngôn ngữ khác

1.3.3.2 Quảng bá các dịch vụ web

Sau khi dịch v ụ đượcphát tri ển và ải thíchgi rõ ràng ì nó s th ẽ đượcquảng bá

để người s dử ụng có thể tìm kiếm Các dịch vụ sẽ được đăng ký trên UDDI hay một

cơ chế tương đương Việc h ỗ trợ c các ch khám á cơ ế ph ần được m rở ộng có để thể

t ìm kiếm được ột ách hiệu m c quả ác d v có c ịch ụ liên quan trong số hàng chục hay

hàng chục nghìn ịch ụ eb Các ỹ thuật để ỗ trợ cho việc khám ph ác ịch ụ d v w k h á c d v

là d êựatr n các profile của dịch v v cụ ới ác ngữ nghĩa mà m t có áy ính th x lý được ể ử

1.3.3.3 Khám phá dịch vụ

Trong một môi trường động năng động thì việc t ìm kiếm được c dác ịch v ụ

web để ạo thành ác qu trình nghiệp ụ chính t c á v là s mức ạnh ủa c nó Khám ph ịch á d

v là t t ụ thủ ục để ìm kiếm ột ập ác ịch ụ eb tương ứng, lựa chọn ột ịch ụ m t c d v w m d v

c mà ụthể đạt được yêu cầu ủa người ử ụng c s d và đưa n ào ột qu trình nghiệpó v m á

vụ Việc ìm kiếm ịch ụ eb để t d v w mô h á c ình ho ác ứng ụng ử d x lý web khác ới v nhiệm v t ụ ìm ếm để mô h ki ình á c ho ác á qu trình truyền thống như là c ác luồng

công vi c Một trong các khác biệt chính giữa ác qu trình àyê c á n là s c d v ố ác ịch ụ

web lu n sẵn ằng trong qu trình ợp ác ịch ụ Lu n c àng ngàn ác ịch ụô s á h c d v ô ó h c d v

web tr n mạng nhưng một ấn c ê v đề ần được giải quyết đó là l n àm thế ào để khám

phá được c d v weác ịch ụ b một cách hiệu ả Nguyên tắc cơ bản của khám phá c qu ác

d v là ịch ụ mang ngữ nghĩa ào trong các v mô t d v và ả ịch ụ sau đó ử ụng ác thuật s d c toán sánh ngữ nghĩa tđể ìm ra các dịch v wụ eb mong muốn Để đạt được điều này cần phải xây dựng các truy v mà s dấn ử ụng các ái kh ni được định ngh trong ệm ĩa

m ột miền ontology cụ thể Bằng việc ử ụng ả ác s d c c mô t và cáả c truy vấn cùng được đánh dấu ngữ nghĩa ì kth ết quả c việc khủa ám á s có ph ẽ được c dác ịch v mà ụ

liên quan đến nhau hơn l việc so sà ánh bằng ừ t kho hay sử ụng so sánhá d các thu ộc

t ính

1.3.3.4 Lựa chọn dịch vụ

Sau khi khám phá được c d v mà có ác ịch ụ ngữ nghĩa ù h v ph ợp ới ngữ nghĩa

c c yêủa ác u cầu th ì công việc tiếp theo l ựa chọn ịch ụà l d v mà ù h ph ợp nhất Các

d v wịch ụ eb trong các miền kh ácnhau thì có chất lượng ũng c kh ácnhau, v ế việc ì th

l ựachọn ịch ụ ũng bao gồm việc ác định ác ịch ụ d v c x c d v mà có chất ượng ịch ụ l d v

t ốt nhất Lựa chọn ịch ụ ũng d v c là m bột ước quan trọng trong qu trình ợp ácá h c

d v wịch ụ eb

1.3.3.5 Hợp các dịch vụ web

S mức ạnh ủa c c d v wác ịch ụ eb chỉ có đượcnhận thấy r khi chúng được ợpõ h

v ào thành ột quy trình thực thi các ịch ụ eb Đ ều ày u cầu khả ăng tương m d v w i n yê nthích m ở ức độ cao giữa c d v wác ịch ụ eb Khả ăng tương th ính là vấn n ích ch đề

chính trong thương mại iđ ện t b vì cử ởi àng ày ng có càng nhiều công ty thiết l cập ác

m ối quan hệ giữa doanh nghiệp ới kh v ách hàng và giữa c c doanh nghiệp ới ácá v c doanh nghiệp Để những mối quan hệ ày được th n ành công thì các công ty từ các h ệ

thống ôkh ng thuần nhất ần phải tương th v c ích ớinhau

1.3.3.6 Thực thi các dịch vụ web ngữ nghĩa

Quá trình ày bao gồm việc trao đổi ột chuỗi ác th ng đ ệp như ác th ng n m c ô i c ô

điệp yêu cầu - phản hồi, trao đổi của c bêác n thực thi dịch v web, ụ phân ồng các lu

hoạt động, tiền đ ều ện và k i ki ếtquả ủa ệc g c d v w c vi ọi ác ịch ụ eb

1.3.4 Các công nghệ và nền tảng để xây dựng Semantic Web Service

1.3.4.1 Các ngôn ngữ Semantic Web

Các ngôn ngữ để xây dựng Semantic Web

• OIL (Ontology Inference Layer or Ontology Interchange Language) có thể coi là một hạ tầng ontology cho Semantic Web OIL dựa trên các khái niệm phát triển trong Description Logic (DL) và hệ thống dựa trên khung và tương thích với RDFS Rất nhiều công việc trong OIL sau đó được kết hợp vào trong DAML+OIL và Web Ontology Language (OWL)

• DARPA Agent Markup Language (DAML) là một ngôn ngữ đánh dấu tác tử phát triển bởi tổ chức Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) cho semantic web

• DAML+OIL: DAML đã tạo ra ngôn ngữ đánh dấu DAML+OIL DAML+OIL là một cú pháp, phân tầng trên RDF và XML, có thể dùng để

mô tả tập các sự kiện đánh dấu ontology DAML+OIL và OIL dùng các không gian tên RDF để tổ chức và trợ giúp với sự tích hợp của rất nhiều ontology không tương thích và tùy ý

• Web Ontology Language (OWL) là một họ của các ngôn ngữ biểu diễn tri thức cho các ontology qui tắc, được đảm bảo bởi W3C Các ngôn ngữ này dựa trên hai loại ngữ nghĩa: OWL DL và OWL Lite được dựa trên Description Logics

• Resource Description Framework (RDF) là một họ của các đặc tả W3C, ban đầu được thiết kế như một mô hình siêu dữ liệu Nó được dùng như một phương pháp tổng quát để mô tả khái niệm hay mô hình hóa, của các thông tin trên tài nguyên web; dùng các dạng cú pháp

• Web Services Modeling Language (WSML) là một ngôn ngữ chuẩn cung cấp ngữ nghĩa và cú pháp cho Web Service Modeling Ontology (WSMO)

Có nghĩa là nó mô tả các phần tử của WSMO như Ontology, Semantic Web services, Goal, và Mediator WSML dựa trên chủ nghĩa hình thức logic như Description Logic, First order Logic và Logic Programming.-

-1.3.4.2 Các khung làm việc Semantic Web Service

Một số khung làm việc của SWS

• OWL-S là một ontology xây dựng trên mức cao của OWL bởi chương trình DARPA Nó thay thế DAML-S ontology OWL-S là một ontology, cùng với các khung dựa trên OWL của Semantic Web, để mô tả Semantic Web Services Nó cho phép người dùng và các tác tử phần mềm tự động khám phá, triệu gọi, tổng hợp, và giám sán các tài nguyên Web cung cấp các dịch

vụ, dưới các ràng buộc xác định

• WSMO hay Web Service Modeling Ontology là một mô hình khái niệm cho các mặt liên quan đến Semantic Web Services Nó cung cấp một khung làm việc dựa trên ontology, cung cấp sự triển khai và tương hỗ của các Semantic Web Services WSMO có bốn thành phần cơ bản: Goal; Otology; Mediator; WebServices

• METEOR-S: Sự phát triển của Web services và kiến trúc hướng dịch vụ (SOA) cung cấp các nền tảng cho các kiến trúc nhận biết động Với sự giúp

đỡ của các chuẩn công nghiệp được chấp nhận rộng rãi như BPEL4WS, WSDL và SOAP, Web Services cung cấp tiềm năng tích hợp nhanh chóng và chi phí thấp với các ứng dụng và đối tác khác Dự án METEOR-S tại LSDIS Lab, University of Georgia giúp mở rộng các chuẩn này với các công nghệ Semantic Web để đạt được động lực và khả năng vô hướng lớn hơn

1.4 Kết chương

Trong chương này chúng ta đã xem xét một cách tổng quan các công nghệ mang tính nối tiếp và liên kết: Web Service, Semantic Web và Semantic Web Service Ta cũng đề cập đến các ưu nhược điểm và ứng dụng của chúng Từ đó dẫn đến sự ra đời của Semantic Web Service Trong chương sau, ta sẽ đề cập và so sánh một số cách tiếp cận Semantic Web Service phổ biến nhất hiện nay

 Web Service Modeling Ontology (WSMO)

 Ontology Web Language – Service (OWL S)-

 Managing End To End OpeRation – Service (METEOR S)

-2.2 Mục đích

Các diễn giải ngữ nghĩa của mô tả Web Services là vấn đề của rất nhiều dự

án và ngôn ngữ, nhưng đáng chú ý nhất gồm có: mô hình OWL S đánh dấu ngữ nghĩa cho Web Services, ontology mô hình hóa Web Service - Web Service Modeling Ontology (WSMO) và khung đánh dấu Web service - METEOR S -

-Phần này giới thiệu sự so sánh dựa trên khái niệm của các phiên bản mới nhất của ba cách tiếp cận mô hình được đề nghị để thêm ngữ nghĩa vào các chuẩn

và mô tả Web Service Khi sự so sánh này được tiến hành ở mức khái niệm, mục đích của nó là xác định sự giống và khác nhau của khái miện của ba mô hình trên theo các bước tìm kiếm, tương tác, kết hợp và triệu gọi trong vòng đời của Web Services Hơn nữa, vấn đề tìm kiếm kéo theo việc biểu diễn và xuất bản các dịch vụ một cách có ngữ nghĩa Tuy nhiên, trong phần này sẽ không đề cập đến vấn đề xuất bản dịch vụ, ví dụ như là các cơ chế để nhập các Semantic Web Services vào các đăng kí như UDDI Tất cả các hoạt động gồm các hoạt động của dịch vụ đó cũng

như tương tác với dịch vụ khác Việc kết hợp dẫn đến sự kết nối một vài phần của các Web Services và cho kết quả là một dịch vụ kết hợp Cuối cùng, việc triệu gọi dịch vụ mô tả các cơ chế để sử dụng và thực thi các Web Services được mô tả ngữ nghĩa

2.3 OWL- S đánh dấu ngữ nghĩa cho dịch vụ web

OWL-S là một ontology của các dịch vụ được viết bằng ngôn ngữ OWL cho phép người dùng và giám sát các tài nguyên Web đưa ra các dịch vụ riêng biệt và có các thuộc tính riêng biệt …

- Được mô tả bởi tối đa một ServiceModel ServiceModel đặc tả việc client có thể dùng các dịch vụ và các dịch vụ này làm việc thế nào, nghĩa là điều gì xảy ra khi dịch vụ được gọi và các tiến trình nào được kéo theo trong trường hợp có một kết hợp dịch vụ

Hình 2.1: Ontology mức đỉnh của OWL-S

- Hỗ trợ một số các thể hiện ServiceGrounding Đặc biệt hơn, khi một thể hiện của Service Model tồn tại, Service hỗ trợ một hay nhiều các thể hiện của -ServiceGrounding ServiceGrounding xác định các chi tiết mà agent có thể truy cập các dịch vụ, bằng các giao thức truyền thông xác định, các khuôn dạng bản tin, số hiệu cổng và các chi tiết khác.

2.3.2 Tìm kiếm dịch vụ

Để mô tả chức năng của một dịch vụ khung làm việc OWL-S đề nghị một đặc tả của ServiceProfile được gọi là Prrofile, biểu diễn các thuộc tính không phải là chức năng của các nhà cung cấp dịch vụ, các phần tử chức năng và một vài thuộc tính khác như các mô tả chức năng QoS Hình 2 2 biểu diễn các mô hình khái niệm của một ServiceProfile Mặc dù việc dùng Profile là không bắt buộc với khung làm việc, hơn là sử dụng lớp con OWL, bất cứ ai cũng có thể tạo các biểu diễn chuyên dụng, hoạt động như một các profile

Các thuộc tính phi chức năng của dịch vụ cung cấp thông tin mà con người

có thể đọc về tên của nó (ServiceName), mô tả (TextDescription) và cơ chế tham chiêu tới con người hay các chức năng riêng biệt cho dịch vụ (ContactInformation)

Các mô tả chức năng của profile đối mặt với các vấn đề truyển đổi thông tin, biểu diễn đầu vào và đầu ra của dịch vụ (dùng các lớp Input và Output như các đặc

tả của lớp Parameter tổng quát), hành vi và trạng thái thay đổi bởi cách thực hiện chính nó, đặc tả bởi các điều kiện tiên quyết và tác dụng (dùng các lớp Condition và Result) Đầu vào, đầu ra, các điều kiên tiên quyết và kết quả (inputs, outputs, preconditions and results - IOPEs) chứa trong mô tả Profile được tham chiếu từ các thể hiện của ontology ServiceModel

Cuối cùng Profile được liên kết với một danh sách các tham số dịch vụ (lớp ServiceParameter) để thêm vào các mô tả dịch vụ Hơn nữa, nó định nghĩa các kết hợp serviceClassification và serviceProduct để xác định loại dịch vụ được cung cấp

và các sản phẩm được nắm giữ bởi dịch vụ

Hình 2.2: Các phương thức mức khái niệm ServiceProfile

2.3.3 Sự tương hỗ

Để đưa ra cái nhìn chi tiết về hoạt động của một dịch vụ, khung làm việc OWL

-S định nghĩa lớp con của -ServiceModel, là lớp Process Hình 3 biểu diễn các mô 2.hình mức khái niệm của các tương hỗ dịch vụ Lớp Process được liên kết với một số các lớp IOPEs để xác định sự truyền tải dữ liệu và chuyển giữa các trạng thái Đặc biệt khung làm việc sẽ giới thiệu:

- Những bên tham gia được dùng xác định các thực thể kéo theo các tiến trình hơn là các client – agent từ quan điểm của các tiến trình được mô tả - và server – phần tử chủ yếu của dịch vụ và client sẽ làm việc với

- Đầu vào và đầu ra xác định sự truyển đổi dữ liệu cung cấp bởi tiến trình

- Các tham số địa phương được dùng bởi các tiến trình atomic để xác định các biến trong phạm vi xử lý của nó Tất cả đầu vào, đầu ra và các phần tử địa phương đều là các lớp con của lớp Parameter

Hình 2.3: OWL-S xử lý các mô hình và IOPEs

- Các điều kiện tiên quyết precondition được dùng để xác định các điều kiện –

mà chỉ khi nó không bị lỗi thì ta mới có thể thực hiện các tiến trình thành công

- Các kết quả biểu thị tác động của một tiến trình cho tất cả Cho mục đích này lớp Process được liên kết lớp Result Dùng lớp Result, mô hình xử lý có thể

mô tả các điều kiện đầu ra và tác dụng của tiến trình Quan hệ inCondition liên kết kết quả với những điều kiện xảy ra Quan hệ withCondition và hasResult liên kết trạng thái xảy ra sau đó khi điều kiện là đúng, liên quan đến đầu ra và sự diễn đạt kết quả

Cả điều kiện tiên quyết và tác dụng đều được biểu diễn bằng các công thức logic Để tích hợp các biểu diễn logic vào khung làm việc OWL-S, nó phải được coi

là các nghĩa đen, có thể là kiểu xâu kí tựhay dạng XML

c) Composite, có thể phân tích thành các không kết hợp hay kết hợp các tiến trình bằng các thể hiện của lớp ControlConstruct Cơ chế kết hợp có thể là một cấu trúc cây mà các node không tận cùng được dán nhãn với các cấu trúc điều khiển, mỗi node có node con đặc tả bằng các thành phần Các node lá của cây được triệu gọi từ các tiến trình khác, chỉ ra các tiến trình con phải được triệu gọi Mô hình xác định một vài đặc tả của lớp cấu trúc điều khiểnControlConstruct: If Then Else, Repeate- - -While, Repeate-Until, Choice, Split, Split+Join, Iterate, Unordered và Sequence.

OWL-S còn đặc tả các cấu trúc có thể dùng để mô tả luồng dữ liệu, ví dụ cơ chế ghép nối (các lớp InputBinding và OutputBinding) Dùng cơ chế này chúng ta

có thể làm rõ mối quan hệ của tiến trình đầu vào và đầu ra của nó, điều kiện và kết quả, và mối quan hệ giữa đầu vào và đầu ra của một kết hợp các tiến trình và đầu vào – đầu ra của một kết hợp khác Hơn nữa chúng ta có thể làm rõ sau đây các tiến trình kết hợp, chuỗi của một số các tiến trình con, đầu ra của tiến trình con liên quan đến đầu vào của tiến trình khác thế nào

2.3.5 Sự triệu gọi

Nền tảng của một dịch vụ đặc tả các chi tiết về cách truy cập và triệu gọi dịch vụ Các chi tiết này là về giao thức, các định dạng bản tin, sự xuất bản định kỳ, truyền tải và định địa chỉ ServiceProfile và ServiceModel được coi là cách biểu diễn trừu tượng của dịch vụ dự, trong khi ServiceGrounding dung cấp đặc tả cụ thể của chúng Để định nghĩa được nền tảng dịch vụ thì cả OWL-S và WSDL đều được yêu cầu Nền tảng của OWL-S/WSDL dựa trên ba sự tương ứng giữa OWL-S và WSDL:

a) Một tiến trình OWL-S atomic tương ứng với hoạt động của WSDL;

b) Đầu vào/đầu ra OWL-S tương ứng với các phần của bản tin đầu vào/đầu ra của hoạt động WSDL; và

c) Loại đầu vào/đầu ra OWL S tương ứng với khái niệm có thể mở rông của kiểu trừu tượng của WSDL

-Nền tảng OWL S và SOAP đạt được bằng các cấu trúc mô tả tài liệu WSDL với các phần thông dụng (kiểu, bản tin, hoạt động, loại cổng, bộ chứa và cấu trúc dịch vụ) Các kiểu bản tin WSDL được định nghĩa gồm hai giải pháp Giải pháp thứ nhât của WSDL như ngôn ngữ thông dụng và vì thế kiểu các phần bản tin là các lớp OWL định nghĩa trong tài liệu WSDL hay ngoài phạm vi tài liệu khác và được tham chiếu bằng các tham số owl parameter Giải pháp còn lại chứa tất cả các cách tiếp -s-cận khác có thể được dùng

-Trừ các cách mà định nghĩa WSDL có thể tham chiếu tới các mô tả chính xác của OWL S, khung làm việc OWL- -S xác định một lớp con của ServiceGrounding được gọi là WSDLGrouding để nhận biết thủ tục còn lại Theo cách đó, WSDLGounding tham chiếu các phần tử với đặc tả

2.4 Mô hình Web Semantic Modelling Ontology (WSMO)

Mô hình ontology - Web Service Modeling Ontology (WSMO) được tạo ra ban đầu tại châu Âu nhằm mục đích cung cấp một chuẩn để mô tả Semantic Web Services Nó được dựa trên công việc của Fensel and Bussler và được vận hành bởi SDK Cluster

2.4.1 Ontology mức đỉnh

Hình 2.4 minh họa ontology mức đỉnh của WSMO

• Các ontology giới thiệu thuật ngữ dùng trong các phần tử khác;

• Dịch vụ chưa các định nghĩa của dịch vụ;

• Mục tiêu – goal mô tả các vấn đề được xác định bởi các dịch vụ;

• Bộ môi giới – Mediator được dùng để giải quyết vấn đề tương hỗ giữa các goal hay ontology hay service

• Khung làm việc khuyến cáo hầu hết các phần tử như thuộc tính phi chức năng Phụ thuộc vào phần tử WSMO nào được xác định các thuộc tính phi chức năng được áp dụng vào

Hình 2.4: Mô hình mức đỉnh WSMO 2.4.2 Tìm kiếm dịch vụ

Các ontology WSMO giải quyết vấn đề chủ yếu của việc giới thiệu một thuật ngữ chung cho các khái niệm biểu diễn các đặc điểm dịch vụ Chúng cung cấp các khái niệm, mối quan hệ giữa các khái niệm này và một tập hợp các biểu diễn logic (các tiên đề), để khám phá các thuật ngữ và mối quan hệ ngữ nghĩa Hơn nữa, các khung làm việc nắm giữ khái niệm của việc kế thừa cho cả các khái niệm và cho cả quan hệ bằng cách giới thiệu siêu khái niệm super-concept và siêu quan hệ super-relation

Các mục đích goal liên quan đến các thủ tục tìm kiếm dịch vụ Chúng là – các biểu diễn của đối tượng được đáp ứng hoàn toàn qua việc thực hiện các dịch vụ Hơn nữa, chúng có thể là các mô tả của dịch vụ có tiềm năng thỏa mãn yêu cầu người dùng

Hình 2.5: Các lớp chức năng của WSMO

Để xác định chức năng được cung cấp của dịch vụ, khái niệm Capability được đề ra Như trong hình 5, chức năng của một dịch vụ được liên kết tới một số2 : a) Các điều kiện tiên quyết – precondition và các ngầm định – assumption, đặc tả các trạng thái trước khi thực thi dịch vụ; và

b) Các điều kiện sau - post condition và kết quả, mô tả các trạng thái sau khi thực hiện dịch vụ

-2.4.3 Sự tương hỗ

Khung làm việc WSMO giới thiệu phần tử lớp dịch vụ có việc biểu diễn các hoạt động và truyền dữ liệu Một dịch vụ WSMO (hình 2.6) được liên kết với một phần tử có khả năng mô tả chức năng của nó, và được mô tả bằng một số giao diện chứng tỏ khả năng của dịch vụ có thể thực hiện được Cho mục đích này, lớp giao diện interface được liên kết với phần tử choreography, cung cấp thông tin cần thiết

để liên lạc với dịch vụ, và phần tử của lớp orchestration, mô tả việc dịch vụ sử dụng các dịch vụ khác để thực hiện chức năng của nó thế nào

Tất cả các phần tử WSMO có thể nhập các phần tử ontology hay các phần tử WSMO khác Như là một giải pháp cho sự tranh chấp và khả năng tương hỗ có thể