Ví dụ được đưa ra trong bảng 3.7 về một phần của Ontology Dongvat
xây dựng trên ngôn ngữ hình thức OWL DL.
Sử dụng phần mềm Protégé xây dựng Ontology Dongvat trên, xây dựng các lớp OWL tương ứng là các khái niệm trong DL, bao gồm cả các khái niệm nguyên thuỷ và khái niệm phức tạp theo các mô tả logic ta có các lớp khái niệm được mô tả trực quan trong giao diện Protégé như hình 4.1.
Hình 4.2 . Sự phân cấp các khái niệm
Hình 4.3. Các thuộc tính của Ontology Dongvat
Trong Ontology có thể có thêm các cá thể và tiên đề cá thể, có nghĩa là Ontology chứa cả ABox và Ontology tương ứng với một cơ sở tri thức DL. Các cá thể của các khái niệm bao gồm:
Ontology xây dựng có thể chứa các tiên đề không nhất quán, Protégé với sự hỗ trợ của bộ lập luận RACER cho phép kiểm tra tính nhất quán trong Ontology xây dựng, và đây chính là việc giải quyết bài toán thoả cơ sở tri thức của DL tương ứng. Ontology Dongvat trên là nhất quán khi được kiểm tra bằng công cụ của Protégé. Ta đưa ra một ví dụ mà Ontology có chứa mâu thuẫn: trong Ontology Dongvat trên, ta bổ sung thêm một khái niệm Bodien
(bò điên) được định nghĩa như sau:
Bodien Bo ⊓ an.OcCuu
Theo mô tả ở trên ta có:
OcCuu ⊐ motphancua.Cuu
Cuu ⊐ Dongvat
Có nghĩa Bodien là Bo và nó ăn OcCuu, OcCuu là một phần của Cuu,
Cuu là Dongvat, như thế sẽ mâu thuẫn với khái niệm Bo được mô tả trước đó là động vật chỉ ăn thực vật. Protégé cho phép kiểm tra tính nhất quán trong Ontology và cho ra thông báo là có mâu thuẫn ở khái niệm Bodien, Hình 4.5.
Bên cạnh đó, bộ lập luận RACER cho phép kiểm tra tính bao hàm của các khái niệm đã mô tả và Protégé cho phép sắp xếp lại một cách ngắn gọn và khoa học hơn, ta có thể thấy sự phân cấp (quan hệ bao hàm) của các khái niệm được tổ chức khoa học hơn trong cửa sổ Inferred Hierarchy, Hình 4.6.
(a) (b)
Hình 4.6. Thứ bậc các khái niệm trước (a) và sau khi phân lớp (b)
Sau khi lập luận và phân lớp lại thì khái niệm DongvatanThit được chuyển hẳn vào trong khái niệm Dongvat, khái niệm Bo, Cuu, Voi cũng được chuyển vào trong khái niệm DongvatchianThucvat, và khi đó sơ đồ phân lớp bớt được các mô tả "rườm rà", và nó trở nên ngắn gọn và khoa học hơn.
Với một Ontology có thể áp dụng hiệu quả trong thực tế thì số lượng các lớp khái niệm, các thuộc tính, các cá thể là rất lớn và mối quan hệ đa dạng và phức tạp, con người chúng ta khó có thể đảm bảo đưa ra một cách chính xác các mô tả khái niệm logic, chặt chẽ, khả năng kiểm tra tính thoả Ontology và phân lớp lại các khái niệm cũng như các thuộc tính (các quan hệ) một cách khoa học hỗ trợ cho chúng ta rất nhiều trong khả năng đảm bảo chất lượng
4.2.2. Truy vấn Ontology và ứng dụng trong Web ngữ nghĩa
Giả sử ta có Ontology Dongvat đã xây dựng ở trên, khi đó ta có thể truy vấn theo các yêu cầu như:
Truy vấn các cá thể của khái niệm: Đưa ra danh sách những cá thể là Voi:
Truy vấn các cá thể có thêm điều kiện ràng buộc: Đưa ra danh sách những cá thể Voi sống ở Nam-Sahara
Kết quả truy vấn:
Hoặc truy vấn nhiều điều kiện như: các động vật ăn co1 và sống ở VietNam:
Ta có kết quả truy vấn là:
Truy vấn theo các thuộc tính: Đưa ra các cá thể có tuổi lớn hơn 5 tuổi
Ta có kết quả truy vấn là:
Hầu hết các tình huống truy vấn đều quy về bài toán bao hàm. Bên cạnh đó, có một số trường hợp logic mô tả không suy luận hết được các mối quan hệ logic ví dụ trong một Ontology khác, Ontology về gia đình, giả sử ta có x là con của y, z là chị gái của y khi đó ta phải suy ra được khái niệm z là bác gái của x. Mối quan hệ này, OWL không thể định nghĩa được và để định nghĩa người ta sử dụng FOL. Do vậy, truy vấn trên Web ngữ nghĩa người ta kết hợp OWL DL và các luật FO Horn. Trong đó OWL DL có thể được coi là một tập con của DL mà DL là tập con của FOL, do đó có thể chuyển hoàn toàn OWL DL sang FOL. Như vậy, truy vấn trên Web ngữ nghĩa có thể coi là được thực hiện dựa trên cơ sở logic là FOL. Khi đó, có thể nói rằng logic mô tả không hỗ trợ trực tiếp cho các truy vấn này, nhưng việc biểu diễn các Ontology bằng logic mô tả là hợp lý và với sự hỗ trợ lập luận của logic mô tả đảm bảo chất lượng cho Ontology trong quá trình xây dựng, phát triển, và đảm bảo cả quá trình triển khai Ontology trên Web ngữ nghĩa vì nó có thể chuyển không mất mát thông tin sang FOL để thực hiện truy vấn.
Ta có thể hình dung một cách cụ thể hơn về việc áp dụng sử dụng Ontology trong Web ngữ nghĩa, bằng cách thay các cá thể của các khái niệm bằng các địa chỉ Web: ví dụ như ta thay cá thể Gannesh là địa chỉ Web tương ứng của nó là Http://www.example.org/Gannesh.html, hay cá thể AKham
Khi đó ta có thể tìm kiếm các địa chỉ Web thoả những điều kiện theo yêu cầu, và giả sử có các yêu cầu tìm kiếm như trên thì ta sẽ thu được những địa chỉ Web chính xác tương ứng trên lĩnh vực mà ta tìm kiếm mà không nhầm lẫn sang các tài nguyên Web khác có thể cùng có tên là Gannesh hay AKham mà không phải là voi, ...
4.3. Tổng kết chương
Chương này, đưa ra một ví dụ minh hoạ về vai trò của logic mô tả ứng dụng trong Web ngữ nghĩa. Cụ thể là nó là nền tảng then chốt để xây dựng và phát triển các Ontology đảm bảo chất lượng và do được xây dựng trên cơ sở logic mô tả nên có thể chuyển đổi không mát mát thông tin sang FOL áp dụng cho truy vấn trên Web ngữ nghĩa một cách hiệu quả.
Và với bộ từ vựng ngữ nghĩa của Ontology, ta có thể thấy được Web ngữ nghĩa là một môi trường có mối liên kết rộng, chặt chẽ, các tài nguyên Web máy có thể hiểu và xử lý tự động.
KẾT LUẬN
Logic mô tả là một họ biểu diễn tri thức hình thức, ứng dụng trong biểu diễn và hỗ trợ lập luận về ngữ nghĩa cho tài liệu Web là một hướng nghiên cứu đang được nhiều nhà nghiên cứu quan tâm. Trong luận văn này, em bước đầu tìm hiểu về logic mô tả cũng như là khả năng ứng dụng của nó trong Web ngữ nghĩa.
Trước tiên, luận văn đã trình bày về các nội dung cơ bản của logic mô tả như cú pháp, ngữ nghĩa của các ngôn ngữ logic mô tả cơ sở, cơ sở tri thức của một hệ logic mô tả và kiến trúc của nó, các thủ tục quyết định và giải thuật cho các thủ tục này. Sau đó, luận văn trình bày tổng quan về Web ngữ nghĩa và khả năng hỗ trợ của logic mô tả trong lĩnh vực này và tiếp đến trình bày một ngôn ngữ biểu diễn Ontology dựa trên cơ sở là logic mô tả SHOIN(D). Cuối cùng, em đã đưa ra một ví dụ minh hoạ cho toàn bộ nội dung lý thuyết trình bày về vai trò của logic mô tả ứng dụng cho Web ngữ nghĩa.
Do yêu cầu biểu diễn ngữ nghĩa cho tài liệu Web là rất đa dạng nên ngôn ngữ OWL DL mặc dù là ngôn ngữ có khả năng diễn tả cao song vẫn chưa đáp ứng được tất cả các yêu cầu thực tế, việc mở rộng ngôn ngữ và giải quyết tốt các vấn đề về lập luận trên ngôn ngữ mở rộng vẫn đang là một vấn đề mà các nhà nghiên cứu quan tâm giải quyết.
Do thời gian và khả năng tìm hiểu về logic mô tả và Web ngữ nghĩa còn nhiều hạn chế nên luận văn còn những thiếu xót. Em rất mong nhận được sự đánh giá và góp ý bổ sung của các thầy giáo, cô giáo và các bạn để luận văn được hoàn thiện hơn.
DANH SÁCH THUẬT NGỮ
Tiếng Việt Tiếng Anh
Logic mô tả Description Logic
Ngôn ngữ biểu diễn tri thức thuật ngữ
Terminological knowledge representation languages Ngôn ngữ khái niệm Concept languages
Khái niệm Concept
Quan hệ Role
Khái niệm nguyên thuỷ Primitive concept Quan hệ nguyên thuỷ Primitive role
Ngôn ngữ thuộc tính Attributed language
Khái niệm đỉnh Top concept
Khái niệm đáy Bottom concept
Phủ định Negation
Giao Conjunction
Hợp Disjunction
Giới hạn số Number restriction
Lượng từ với mọi Universal quantification, value restriction
Lượng từ tồn tại Existential quantification, exits restriction Bù Complement Phép thông dịch Interpretation Hàm dịch Interpretation function Ngữ nghĩa Semantics Khẳng định Assertion Thuật ngữ Terminology
Cơ sở tri thức Knowledge base
Bộ thuật ngữ Terminological box
Bộ quan hệ Role box
Bộ khẳng định Assertional box
Mô hình Model
Chu trình thuật ngữ terminological cycle
Quan hệ hàm functional role
Quan hệ ngược inserve role
Quan hệ bắc cầu transitive role
Tương đương quan hệ role equivalence
Bao hàm quan hệ role inclusion
Chuẩn hóa Normalization
Dạng chuẩn bù Negation Normal Form
Bài toán thoả Satisfiability
Bài toán không thỏa Unsatisfiability
Bài toán bao hàm Subsumption
Bài toán tương đương Equivalence Bài toán không giao Disjointness
Thuật toán cấu trúc Structural algorithm
Mâu thuẫn Clash
Không chứa mâu thuẫn Clash-free
Thủ tục quyết định Decision Procedure
Web ngữ nghĩa Semantic Web
Siêu dữ liệu meta-data
Tài nguyên Web Web resources
Bộ từ vựng Vocabulary
Thiết kế Design
Tích hợp Integration
Triển khai Deployment
Lý thuyết mô hình Model theory
Miền cụ thể Concrete domain
Quan hệ trừu tượng Abstract role
Quan hệ cụ thể Concrete role
Cá thể trừu tượng Abstract individual
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Jeff Zhiming Pan. Description Logics: reasoning support for the semantic web. Ph.D. PhD thesis, University of Manchester. 2004.
dl-web.man.ac.uk
[2] Franz Baader, Ian Horrocks, Ulrike Sattler. Description Logics for the Semantic Web. 2001. www.cs.man.ac.uk
[3] T. Berners-Lee, J. Hendler, and O. Lassila. The semantic web. The Scientific American, 284(5):34–43. 2001.
[4] Michael C. Daconta, Leo J.Obrst and Kevin T. Smith. The Semantic Web: A Guide to the Future of XML, Web Services, and Knowledge Management. Wiley Publishing, Inc., Indianapolis, Indiana. 2003.
[5] Jos de Bruijn, Axel Polleres, Rubén Lara, Dieter Fensel. WSML Deliverable D20.1 v0.2 OWL. 2004. http://www.wsmo.org
[6] Nguyễn Hoàng Ngà. Logic mô tả mờ ALCFH. Luận văn tốt nghiệp Đại học Bách khoa Hà Nội. 2004.
[7] Umberto Straccia. Towards a Fuzzy Description Logic for the Semantic Web. www.tu-harburg.de
[8] Jos de Bruijn. Lecture 6 - Description Logics for the Semantic Web.
University of Innsbruck, Austria. 2005 . www.deri.at
Một số địa chỉ Web tham khảo
[1] http://www.dit.hcmut.edu.vn/~tru/VN-KIM/index.htm [2] http://www.w3.org/TR/2004/REC-owl-guide-20040210/ [3] http://www.semanticweb.org