Nghiên cứu dịch vụ web ngữ nghĩa và vấn đề tự động tìm kiếm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO 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 TS Cao Tuấn Dũng Trang phụ bìa 0B Hà Nội - 2009 Lời cam đoan Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu thân Các số liệu, kết trình bày luận văn trung thực chưa công bố cơng trình luận văn trước Tác giả luận văn Lê Đinh Cường Mục lục Trang Trang phụ bìa Lời cam đoan .2 Mục lục Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt .6 Danh mục bảng .7 Danh mục hình vẽ, đồ thị MỞ ĐẦU 10 Chương – TỔNG QUAN .13 1.1 Công nghệ Web Service 13 1.1.1 Giới thiệu Web Service 13 1.1.2 Kiến trúc thành phần Web Service .13 1.1.3 Hạn chế 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 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 dịch vụ Web ngữ nghĩa .26 1.3.4 Các công nghệ tảng để xây dựng Semantic Web Service 29 1.4 Kết chương 31 Chương – 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 Mơ 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 - tương hỗ .43 2.5.2 Sự kết hợp 44 2.5.3 Sự triệu gọi .44 2.6 So sánh cách tiếp cận 44 2.6.1 So sánh thao tác tìm kiếm dịch vụ 46 2.6.2 So sánh tương hỗ hành động 47 2.6.3 So sánh kết hợp 48 2.6.4 So sánh triệu gọi 49 2.7 Kết luận 49 Chương – 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 ontology mức đỉnh 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 dịch vụ web ngữ nghĩa 59 3.4.1 UDDI việc tìm kiếm dịch vụ 59 3.4.2 Kỹ thuật khám phá tự động dựa hệ đối sánh ngữ nghĩa 60 3.5 Kết chương 64 Chương – 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 chức hệ thống 75 4.3.2 Các module hệ thống 76 4.3.3 Quy trình thực đối sánh 78 4.4 Giới thiệu ontology dùng 79 4.5 Giới thiệu kiểm thử truy vấn dịch vụ 80 4.5.1 Cấu trúc kiểm thử 81 4.5.2 Truy vấn dịch vụ ngữ nghĩa .82 4.5.3 Các dịch vụ ngữ nghĩa sử dụng .85 4.6 Kết thực nghiệm đánh giá 94 4.7 Kết chương 99 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .100 TÀI LIỆU THAM KHẢO .102 PHỤ LỤC 105 Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt Thuật ngữ HTML Diễn giải Mô tả Hypertext Markup Language Ngôn ngữ đánh dấu siêu văn HTTP Hypertext Transfer Protocol METEOR-S Managing End Giao thức truyền Siêu văn End Khung điều khiển hoạt động To OpeRations - Services dịch vụ OWL Ontology Web Language Ngôn ngữ mô tả Ontology OWL-S Ontology Web Language - Ontology dựa OWL để mô tả dịch vụ SWS ServiceS RDF Description Khung mô tả tài nguyên Resource Framework SOAP Simple Access Giao thức truy cập đối tượng Object Protocol đơn giản SWS Semantic Web Service Dịch vụ Web ngữ nghĩa URI Uniform Resource Identifiers Địa định danh tài nguyên URL Uniform Resource Locator Địa định vị tài nguyên WS Web Service Dịch vụ Web WSDL Web Services Description Ngôn ngữ mô tả dịch vụ Web Language WSMO XML Web Service Modeling Mơ hình khái niệm liên quan Ontology đến SWS Extensible Markup Language Ngôn ngữ đánh dấu mở rộng Danh mục bảng Bảng 2.1: So sánh khái niệm tương ứng ba mơ hình 46 Bảng 4.1: Số lượng dịch vụ truy vấn kiểm thử .81 Bảng 4.2: Chi tiết dịch vụ kiểm thử 93 Bảng 4.3: Chi tiết yêu cầu dịch vụ 95 Bảng 4.4: Kết đối sánh .95 Danh mục hình vẽ, đồ thị Hình 1.1: Mơ hình kiến trúc hướng dịch vụ 14 Hình 1.2: Kiến trúc SOA với SOAP, WSDL, UDDI 15 Hình 1.3: Sự tiến hóa lên Semantic Web 16 Hình 1.4: Đề xuất WWW Tim Berners-Lee năm 1989 17 Hình 1.5: Liên kết ngữ nghĩa nguồn khác Semantic Web 18 Hình 1.6: Kiến trúc Semantic Web 19 Hinh 1.7: Ví dụ RDF .21 Hình 1.8: Vịng đời dịch vụ web ngữ nghĩa .27 Hình 2.1: Ontology mức đỉnh OWL-S .33 Hình 2.2: Các phương thức mức khái niệm ServiceProfile 35 Hình 2.3: OWL-S xử lý mơ hình IOPEs 36 Hình 2.4: Mơ hình mức đỉnh WSMO .39 Hình 2.5: Các lớp chức WSMO .40 Hình 2.6: Lớp WSMO Service 41 Hình 2.7: Lớp WSMO Interface .42 Hình 3.1: Ontology mức đỉnh dịch vụ 52 Hình 4.1: Sơ đồ chức hệ SMS 76 Hình 4.2: Lược đồ chức đăng đăng ký dịch vụ .77 Hình 4.3: Lược đồ chức đăng ký yêu cầu 77 Hình 4.4: Lược đồ chức cấu hình SMS 78 Hình 4.5: Lược đồ chức đối sánh & xem kết 78 Hình 4.6: Quy trình hệ thống đối sánh ngữ nghĩa 79 Hình 4.7: Mức đỉnh ontology yêu cầu dịch vụ thông tin bệnh viện 82 Hình 4.8: Cây phân cấp khái niệm ontology Mid-level-ontology 84 Hình 4.9: Cây phân cấp khái niệm ontology SUMO 85 Hình 4.10: Mức đỉnh ontology dịch vụ thông tin bệnh viện 86 Hình 4.11: Mức đỉnh ontology dịch vụ thơng tin trình điều trị 87 Hình 4.12: Mức đỉnh ontology dịch vụ trả trình điều trị tâm lý 88 Hình 4.13: Mức đỉnh ontology dịch vụ trả giá loại xe .89 Hình 4.14: Giao diện hệ đối sánh SMS .94 10 MỞ ĐẦU Ban đầu, Web nhà khoa học sử dụng nhằm mục đích cung cấp chia sẻ thông tin để phục vụ cho tổ chức phủ, doanh nghiệp cá nhân qua các liệu ứng dụng họ Nhưng web hướng đến phục vụ cho mục đích mà trước chưa nghĩ đến Đặc trưng Web thời đa số hiển thị cho người “hiểu” Tuy nhiên, trở ngại lớn cho việc tìm kiếm thông tin, dịch vụ liệu Web thiếu ngữ nghĩa phép máy tính hiểu tự động xử lý liệu Để giải khó khăn trên, nhiều nghiên cứu tiến hành nhằm làm giàu thêm thông tin có thành dạng thơng tin mà máy xử lý Tim Berners Lee, người phát minh WWW xem tương lai WWW “Semantic Web” – mở rộng Web, thơng tin tồn dạng máy tính đọc được, dịch vụ có khả vượt trội so với dịch vụ cung cấp thông tin Web ngữ nghĩa định nghĩa mở rộng Web thời, thơng tin mang đầy đủ ngữ nghĩa Các dịch vụ tự động cải thiện khả để giúp đỡ người hiểu nhiều nội dung web việc tìm kiếm, phân loại lọc thơng tin trở nên xác Q trình cuối dẫn tới hệ thống tri thức khổng lồ đặc trưng nhiều dịch vụ suy luận chuyên biệt Những dịch vụ hỗ trợ hầu hết khía cạnh sống hàng ngày việc truy cập thông tin trở nên dễ dàng hơn, phổ biến Việc phát triển công nghệ nhằm hỗ trợ cho Web ngữ nghĩa dần chiếm ưu công đồng nghiên cứu khác Web ngữ nghĩa tận dụng tối đa khả thơng qua dịch vụ web (Web Service) Một dịch vụ web hệ phần mềm bao gồm tập chức mà trao đổi tương tác với ... thiệu dịch vụ web, web ngữ nghĩa ontology, dịch vụ web ngữ nghĩa Ta tìm hiểu tổng quan dịch vụ web ngữ nghĩa với vòng đời phát triển 12  Chương 2: So sánh cách tiếp cận tới Semantic Web Service... người để tìm kiếm cách thủ cơng - Các dịch vụ web tạo cập nhật liên tục Nếu tìm kiếm người thực hiện, khơng cập nhật theo kịp phát triển Việc tìm kiếm dịch vụ web (hay dịch vụ web ngữ nghĩa) tiếp... Hướng thứ tìm kiếm từ khóa thơng thường cách thứ hai tìm kiếm theo ngữ nghĩa Việc tìm kiếm theo từ khóa khơng hiệu xác, số lượng ngày lớn dịch vụ Việc tích hợp ngữ nghĩa vào dịch vụ web cho ta