250331

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN NGUYỄN HOÀNG ANH BIỂU DIỄN NGỮ NGHĨA CỦA DỊCH VỤ WEB VÀ TÌM KIẾM DỊCH VỤ WEB CÓ HỖ TRỢ NGỮ NGHĨA Ngnh: KHOA HỌC MÁY TÍNH M s: 60 48 01 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. TRẦN MINH TRIẾT Thnh ph Hồ Chí Minh - 2010 i MỤC LỤC  CHƢƠNG 1 : TỔNG QUAN . 1 1.1 Dịch vụ web và kiến trúc hƣớng dịch vụ 1 1.2 Tìm kiếm dịch vụ web 5 1.3 Tìm kiếm dịch vụ web dựa trên ngữ nghĩa . 7 1.4 Lý do thực hiện đề tài . 9 1.5 Mục tiêu đề tài 10 1.6 Nội dung đề tài . 11 CHƢƠNG 2 : DỊCH VỤ WEB VÀ TÌM KIẾM DỊCH VỤ WEB . 12 2.1 Định nghĩa 12 2.2 Cấu trúc . 12 2.3 Sự phối hợp hoạt động khi sử dụng dịch vụ web . 13 2.4 Các công nghệ cốt lõi của dịch vụ web 15 2.4.1 SOAP 16 2.4.2 WSDL . 17 2.4.3 UDDI 18 2.5 Các hạn chế khi sử dụng dịch web . 18 CHƢƠNG 3 : NGỮ NGHĨA VÀ CÁC PHƢƠNG PHÁP BIỂU DIỄN NGỮ NGHĨA 21 3.1 Web ngữ nghĩa 21 3.1.1 Giới thiệu 21 3.1.2 Kiến trúc . 21 ii 3.2 Dịch vụ web ngữ nghĩa . 23 3.2.1 OWL-S . 25 3.2.2 WSMO . 26 3.2.3 SAWSDL . 27 3.3 Một số hƣớng nghiên cứu chính trong lĩnh vực dịch vụ web ngữ nghĩa . 29 3.4 Phƣơng pháp tìm kiếm dịch vụ web dựa trên công dụng . 29 CHƢƠNG 4 : PHƢƠNG PHÁP MỞ RỘNG OWL-S DỰA TRÊN CÔNG DỤNG 32 4.1 Mở rộng OWL-S Profile với các công dụng 32 4.1.1 Nhu cầu cần mở rộng OWL-S Profile với các công dụng . 32 4.1.2 Mở rộng OWL-S Profile với công dụng 33 4.1.3 Ví dụ về sự mở rộng OWL-S Profile với các công dụng . 35 4.2 Lựa chọn Ontology để chú giải công dụng của OWL-S Profile 36 4.2.1 Lựa chọn các khái niệm động từ trong Wordnet để chú giải thành phần động từ trong công dụng 37 4.2.2 Lựa chọn Domain Ontology để chú giải thành phần danh từ trong công dụng . 38 4.3 Ánh xạ OWL-S Profile với các công dụng vào UDDI . 39 4.4 So sánh phƣơng pháp chú giải công dụng cho OWL-s Profile với một số phƣơng pháp chú giải ngữ nghĩa cho phƣơng thức web 41 4.4.1 SAWSDL . 41 4.4.2 FC-MATCH . 44 CHƢƠNG 5 : TÌM KIẾM DỊCH VỤ OWL-S DỰA TRÊN CÁC CÔNG DỤNG 46 5.1 Xác định mức độ phù hợp ngữ nghĩa giữa hai khái niệm trong Ontology . 46 iii 5.2 Các thuật toán liên quan đến tìm kiếm dịch vụ web dựa trên công dụng và Input, Output . 48 5.2.1 Thuật toán xác định mức độ phù hợp giữa hai khái niệm trong Ontology 48 5.2.2 Thuật toán xác định mức độ phù hợp giữa hai công dụng . 50 5.2.3 Thuật toán xác định mức độ phù hợp giữa các công dụng từ ngƣời dùng dịch vụ và các công dụng đƣợc quảng cáo bởi nhà cung cấp dịch vụ 51 5.2.4 Thuật toán tìm kiếm dịch vụ web dựa trên công dụng . 53 5.2.5 Luật so sánh mức độ phù hợp công dụng giữa các OWL-S Profile . 54 5.3 Hệ thống tìm kiếm dịch vụ web kết hợp công dụng và Input, Output . 55 5.3.1 Đề xuất hệ thống tìm kiếm dịch vụ web kết hợp công dụng và Input, Output . 55 5.3.2 Luật so sánh mức độ phù hợp Input và Output 57 5.3.3 Luật so sánh mức độ phù hợp kết hợp công dụng và Input, Output 57 CHƢƠNG 6 : CÀI ĐẶT THỬ NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ . 59 6.1 Kiến trúc tổng thể . 59 6.1.1 Hệ thống FOWLS JUDDI Registry . 60 6.1.2 Hệ thống FOWLS Annotation Provider . 63 6.1.3 Hệ thống FOWLS Discovery Requester 65 6.2 Đánh giá 66 6.2.1 Dữ liệu thử nghiệm . 66 6.2.2 Cấu hình máy thử nghiệm 67 6.2.3 Kết quả . 67 6.3 Ví dụ . 71 CHƢƠNG 7 : KẾT LUẬN . 73 iv 7.1 Kết quả đạt đƣợc . 73 7.2 Hƣớng phát triển . 75 Tham khảo 76 v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, VIẾT TẮT  Web Service Dịch vụ web Service Registry Nơi đăng ký dịch vụ Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ Service Requester Ngƣời dùng dịch vụ Service Advertisement Quảng cáo dịch vụ Service Request Yêu cầu dịch vụ SOA Service Oriented Architecture, Kiến trúc hƣớng dịch vụ SOAP Simple Object Access Protocol, một giao thức dựa trên XML cho phép các ứng dụng trao đổi thông tin qua HTTP WSDL Web Services Description Language, ngôn ngữ dựa trên XML đƣợc dùng đeer mô tả các thành phần của dịch vụ Web và cách tƣơng tác với nó. UDDI Universal Description, Discovery and Integration, nơi cho phép đăng ký và tìm kiếm dịch vụ web Semantic Web Web ngữ nghĩa SWS Dịch vụ web ngữ nghĩa Semantic Web Service Dịch vụ web ngữ nghĩa RDF Resource Description Framework RDF-S RDF Schema vi OWL Web Ontology Language OWL-S Web Ontology Language for Service WSMO Web Service Modeling Ontology SAWSDL Semantic Annotations for WSDL and XML Schema OWLS Role Based OWLS FOWLS Functionality Based OWLS F Tìm kiếm dịch vụ web dựa trên công dụng IO Tìm kiếm dịch vụ web dựa trên Input, Ouput FIO Tìm kiếm dịch vụ web bao gồm 2 giai đoạn trong đó giai đoạn 1 tìm kiếm dựa trên công dụng, giai đoạn 2 tìm kiếm dựa trên Input, Ouput IOF Tìm kiếm dịch vụ web bao gồm 2 giai đoạn trong đó giai đoạn 1 tìm kiếm dựa trên Input, Ouput, giai đoạn 2 tìm kiếm dựa trên công dụng vii DANH MỤC CÁC BẢNG  Bảng 3.1 Ba ngôn ngữ biểu diễn dịch vụ web đƣợc W3C đệ trình . 24 Bảng 4.1 FOWLS Profile 34 Bảng 4.2 Ví dụ ánh xạ vào UDDI 40 Bảng 4.3 Ánh OWL-S Profile vào UDDI 41 Bảng 5.1 Thuật toán xác định mức độ phù hợp giữa hai khái niệm trong Ontology 49 Bảng 5.2 Thuật toán xác định mức độ phù hợp giữa hai công dụng . 51 Bảng 5.3 Thuật toán so khớp các công dụng đƣợc yêu cầu từ ngƣời dùng dịch vụ với các công dụng đƣợc quảng cáo bởi nhà cung cấp dịch vụ . 52 Bảng 5.4 Thuật toán tìm kiếm dịch vụ web dựa trên công dụng . 53 Bảng 5.5 Luật so sánh mức độ phù hợp công dụng giữa các OWL-S Profile . 54 Bảng 5.6 Luật so sánh mức độ phù hợp Input, Output 57 Bảng 5.7 Luật so sánh mức độ phù hợp kết hợp công dụng và Input, Output 58 Bảng 6.1 Cấu hình máy thực nghiệm . 67 Bảng 6.2 Thống kê theo thời gian thực hiện 67 Bảng 6.3 Thống kê theo số lƣợng dịch vụ tìm thấy . 68 viii DANH MỤC CÁC HÌNH  Hình 1.1 Số lƣợng dịch vụ web và các nhà cung cấp dịch vụ web [1] 2 Hình 1.2 Kiến trúc hƣớng dịch vụ trên nền IBM . 3 Hình 1.3 Kiến trúc hƣớng dịch vụ trên nền Microsoft . 4 Hình 1.4 Sự phối hợp hoạt động khi sử dụng dịch vụ web 5 Hình 1.5 Tập dữ liệu từ thế giới thực [19], [42] 8 Hình 2.1 Cấu trúc của dịch vụ web 13 Hình 2.2 Sự phối hợp hoạt động khi sử dụng dịch vụ web 14 Hình 2.3 Các công nghệ cốt lõi của dịch vụ web [25] . 16 Hình 2.4 Cấu trúc thông điệp SOAP [26] 16 Hình 2.5 Cấu trúc WSDL [28] . 17 Hình 2.6 Cơ chế tìm kiếm của UDDI 19 Hình 2.7 Framework dịch vụ web [43] . 19 Hình 3.1 Sự tiến hóa của kiến trúc web ngữ nghĩa theo đề xuất của Berners Lee [41] . 22 Hình 3.2 Dịch vụ web ngữ nghĩa [43] . 23 Hình 3.3 Tập dữ liệu từ thế giới thực [18], [42] 25 Hình 3.4 Dịch vụ OWL-S [31] 26 Hình 3.5 Các thành phần WSMO [32] . 27 Hình 3.6 SAWSDL [33] . 28 Hình 4.1 OWL-S [31] 34 Hình 4.2 Chú giải công dụng bằng cách kết hợp hai Ontology . 36 Hình 4.3 Ánh xạ FOWLS Profile vào UDDI . 39 Hình 4.4 Chú giải ngữ nghĩa trong SAWSDL . 42 Hình 4.5 Ví dụ về chú giải ngữ nghĩa trong SAWSDL [33] . 43 Hình 5.1 Phƣơng trình phân mức độ phù hợp giữa hai khái niệm trong Ontology [15] 47 Hình 5.2 Xác định mức độ phù hợp từng khái niệm tƣơng ứng giữa hai công dụng 48 Hình 5.3 Xác định mức độ phù hợp giữa hai công dụng . 50 ix Hình 5.4 Kết hợp tìm kiếm dựa trên công dụng với Input, Output . 55 Hình 5.5 Hệ thống tìm kiếm dựa trên công dụng kết hợp với Input, Output . 55 Hình 6.1 Kiến trúc tổng thể 59 Hình 6.2 Hệ thống FOWLS JUDDI REGISTRY 60 Hình 6.3 Publish UDDI Port 61 Hình 6.4 Inquiry UDDI Port 62 Hình 6.5 FOWLS Annotation Provider . 63 Hình 6.6 Chức năng chú giải các công dụng cho dịch vụ OWLS . 64 Hình 6.7 Chức năng đăng ký dịch vụ OWLS đã chú giải các công dụng . 64 Hình 6.8 Hệ thống FOWLS Discovery Requester . 65 Hình 6.9 Biểu đồ so sánh số lƣợng dịch vụ tìm đƣợc 68 Hình 6.10 Biểu đồ so sánh thời gian thực hiện giữa IO và FIO 69 Hình 6.11 Biểu đồ so sánh thời gian thực hiện giữa FIO và IOF 70 Hình 6.12 Biểu đồ so sánh thời gian thực hiện giữa F, IO, FIO, IOF . 70 Hình 6.13 Ví dụ về tìm kiếm dịch vụ web dựa trên IO . 71 Hình 6.14 Ví dụ về tìm kiếm dịch vụ dựa trên công dụng . 71 Hình 6.15 Ví dụ tìm kiếm dịch vụ web kết hợp các công dụng với các Input và Ouput 72