Mô hình ứng dụng dịch vụ web ngữ nghĩa tìm kiếm tài liệu điện tử trong thư viện điện tử

Theo định nghĩa của W3C World Wide Web Consortium, dịch vụ Web là một hệ thống phần mềm được thiết kế để hỗ trợ khả năng tương tác giữa cácứng dụng trên các máy tính khác nhau thông qua

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG

HOÀNG ANH CÔNG

MÔ HÌNH ỨNG DỤNG DỊCH VỤ WEB NGỮ NGHĨA TÌM KIẾM TÀI

LIỆU ĐIỆN TỬ TRONG THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH

Thái Nguyên - Năm 2015

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN h tt p : / / www l r c - t n u.edu.v n /

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG

HOÀNG ANH CÔNG

MÔ HÌNH ỨNG DỤNG DỊCH VỤ WEB NGỮ NGHĨA TÌM KIẾM TÀI LIỆU

ĐIỆN TỬ TRONG THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ

CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÁY TÍNH

MÃ SỐ: 60.48.01.01

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH

Người hướng dẫn khoa học: TS PHẠM THẾ QUẾ

Thái Nguyên - Năm 2015

Để hoàn thành luận văn này tôi được rất nhiều sự động viên giúp đỡ củacác cá nhân và tập thể.

Trước hết, cho tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS Phạm Thế Quế

đã hướng dẫn tôi thực hiện đề tài nghiên cứu của mình

Xin cùng bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới các thầy cô giáo, người đãđem lại cho tôi những kiến thức vô cùng quý giá, có ích trong những năm họcvừa qua

Cảm ơn Trường Đại học Văn hóa Thể thao và Du lịch Thanh Hóa đã hếtsức tạo điều kiện cho tôi trong quá trình học tập

Cũng xin gửi lời cám ơn chân thành tới Ban Giám hiệu, Phòng Đào tạo,Khoa sau đại học, Đại học Công nghệ thông tin và truyền thông Thái Nguyên,

đã tạo điều kiện cho tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu

Cuối cùng tôi xin gửi lời cám ơn đến gia đình, bạn bè đồng nghiệp, tập thểlớp Khoa học máy tính K12G, những người đã luôn bên tôi, động viên vàkhuyến khích tôi trong quá trình thực hiện đề tài nghiên cứu của mình

Học viên

Hoàng Anh Công

LỜI CAM ĐOAN

Tên tôi là Hoàng Anh Công, học viên cao học lớp Khoa học máy tính

K12G, khóa 2013-2015 Tôi xin cam đoan luận văn thạc sĩ „„Mô hình ứng dụng

dịch vụ Web ngữ nghĩa tìm kiếm tài liệu điện tử trong thư viện điện tử‟‟ là

công trình nghiên cứu của riêng tôi, số liệu và các kết quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực và không trùng với đề tài khác Tôi cũng xin cam đoan rằng mọi sự giúp đơ cho việc thực hiện luận văn này đã được cảm ơn và các thông tintrích dẫn trong luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc

Học viên

Hoàng Anh Công

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

LỜI CAM ĐOAN .ii

MỤC LỤC .iii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT vi

DANH MỤC CÁC BẢNG vii

DANH MỤC CÁC HÌNH viii

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: DỊCH VỤ WEB NGỮ NGHĨA 3

1.1 Web nghữ nghĩa 3

1.1.1 Đặt vấn đề 3

1.1.2 Nhược điểm World Wide Web 4

1.1.3 Web ngữ nghĩa là gì [6] 6

1.1.4 Đặc điểm của Web ngữ nghĩa [6] 7

1.1.5 Siêu dữ liệu (Metadata) [4] 9

1.1.6 Một số ứng dụng cơ bản dựa trên Semantic Web [2] 11

1.1.7 Kiến trúc Web ngữ nghĩa [5] 12

1.1.8 Ngôn ngữ mô tả tài nguyên 13

1.1.9 Ontology [12] 18

1.2 Dịch vụ Web (Web Services) [3] 20

1.2.1 Giới thiệu 20

1.2.2 Đặc điểm của dịch vụ Web 21

1.2.3 Kiến trúc của dịch vụ Web [3] 22

1.2.4 Các thành phần của dịch vụ Web [3] 23

1.2.5 Quy tắc xây dựng một Web ngữ nghĩa 26

1.2.6 Xây dựng một dịch vụ Web 27

KẾT LUẬN CHƯƠNG

29 CHƯƠNG 2: ỨNG DỤNG DỊCH VỤ WEB NGỮ NGHĨA TÌM KIẾM TÀI LIỆU TRONG THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ 29

2.1 Khái niệm về thư viện điện tử [10] 30

2.1.1 Thư viện điện tử là gì 30

2.1.2 Đặc điểm, thành phần thư viện điện tử 30

2.1.3 Lợi ích của thư viện điện tử 31

2.2 Cấu trúc của một thư viện điện tử [13] 33

2.2.1 Cấu trúc thông tin và tập hợp các đối tượng số 33

2.2.2 Các yếu tố cấu thành hệ thống thư viện số 34

2.3 Mô hình tìm kiếm tài liệu trong thư viện điện tử dựa trên dịch vụ Web35 2.3.1 Đặt vấn đề 35

2.3.2 Một số khái niệm, thuật ngữ sử dụng trong thư viện điện tử 37

2.3.3 Các thành phần chính 37

2.3.4 Tìm kiếm tài liệu dựa Semantic Web Service trong thư viện điện tử 40 2.3.5 Công cụ xây dựng Ontology – Protégé 41

KẾT LUẬN CHƯƠNG 43

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ HỆ THỐNG VÀ TRIỄN KHAI ỨNG DỤNG 44

3.1 Phân tích hệ thống tìm kiếm tài liệu trong thư viện điện tử 44

3.1.1 Các giai đoạn xây dựng hệ thống 44

3.1.2 Phân tích các chức năng tìm kiếm của hệ thống 45

3.2 Các quyền của hệ thống tìm kiếm tài liệu trong thư viện điện tử 46

3.3 Thiết kế hệ thống tìm kiếm tài liệu trong thư viện điện tử 47

3.3.1 Biểu đồ Login 47

3.3.2 Biểu đồ Logout 47

3.3.3 Biểu đồ Import thông tin từ website 48

3.3.4 Biểu đồ Import thông tin thủ công bằng tay 48

3.3.5 Biểu đồ Xem thông tin 49

3.3.6 Biểu đồ Sửa thông tin 49

3.3.7 Biểu đồ Xóa thông tin 50

3.3.8 Biểu đồ Tìm kiếm thông tin 50

3.4 Thiết kế Ontology 51

3.4.1 Các bước xây dựng Ontology 51

3.4.2 Thiết kế mô hình dữ liệu Ontology 54

3.5 Chương trình thử nghiệm và đánh giá 60

3.5.1 Trang chủ hệ thống 60

3.5.2 Màn hình hiển thị tất cả kết quả tìm kiếm 60

3.5.3 Màn hình hiển thị tìm kiếm tài liệu chính xác 61

3.5.4 Màn hình hiển thị thông tin tài liệu 61

3.5.5 Màn hình hiển thị thông tin tác giả 62

3.5.6 Đánh giá chương trình thử nghiệm 62

KẾT LUẬN 63

TÀI LIỆU THAM KHẢO 65

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Thuật ngữ

RDF Resource Description Framework

RDFS Resource Description Framework Schema

SOAP Simple Object Access Protocol

SQL Structured Query Language

URI Uniform Resource Identifier

W3C World Wide Web Consortium

WWW World Wide Web

XML Extensible Markup Language

DANH MỤC CÁC BẢNG

DANH MỤC CÁC HÌNH

3.10 Sơ đồ mô tả class Linh_vuc

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN h tt p : / / www l r c - t n u.edu.v n /

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN h tt p : / / www l r c - t n u.edu.v n /

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu -

MỞ ĐẦU

Dịch vụ Web (Web Serivce) là công nghệ cho phép Client truy xuất đểthực hiện tất cả các tác vụ như một Web Application Về bản chất, Web Servicedựa trên XML và HTTP, trong đó XML có chức năng mã hóa và giải mã dữ liệu

và sử dụng SOAP để truyền tải Web Service không phụ thuộc vào Platform, do

đó có thể sử dụng Web Service để truyền tải dữ liệu giữa các ứng dụng hay giữacác Platform với nhau

Theo định nghĩa của W3C (World Wide Web Consortium), dịch vụ Web

là một hệ thống phần mềm được thiết kế để hỗ trợ khả năng tương tác giữa cácứng dụng trên các máy tính khác nhau thông qua mạng Internet Có giao diệnchung và sự gắn kết của nó được mô tả bằng XML Dịch vụ Web là tài nguyênphần mềm có thể xác định bằng địa chỉ URL, thực hiện các chức năng và đưa racác thông tin người dùng yêu cầu Một dịch vụ Web được tạo nên bằng cách lấycác chức năng và đóng gói chúng sao cho các ứng dụng khác dễ dàng nhìn thấy

và có thể truy cập đến những dịch vụ mà nó thực hiện, đồng thời có thể yêu cầuthông tin từ dịch vụ Web khác Nó bao gồm các mô đun độc lập cho hoạt độngcủa khách hàng và doanh nghiệp và bản thân nó được thực thi trên Server

Giá trị cơ bản của dịch vụ Web dựa trên việc cung cấp các phương thứctheo chuẩn trong việc truy nhập đối với hệ thống đóng gói và hệ thống kế thừa.Các phần mềm được viết bởi những ngôn ngữ lập trình khác nhau và chạy trênnhững nền tảng khác nhau có thể sử dụng dịch vụ Web để chuyển đổi dữ liệuthông qua mạng Internet theo cách giao tiếp tương tự bên trong một máy tính

Web Service cho phép Client và Server tương tác với nhau trong các môitrường khác nhau Phát triển theo hướng từng thành phần với những lĩnh vực và

cơ sở hạ tầng Web cụ thể Các ứng dụng hoạt động theo mô hình Client/Server

Để hiểu thêm về vấn đề này, em chọn đề tài “Mô hình ứng dụng dịch vụ

Web ngữ nghĩa tìm kiếm tài liệu điện tử trong thư viện điện tử” nhằm nắm

được những khái niệm cơ bản về Web ngữ nghĩa (Semantic Web) và dịch vụ

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu -

Nội dung luận văn gồm 3 chương:

Chương 1: Dịch vụ Web ngữ nghĩa

Chương 2: Mô hình ứng dụng dịch vụ Web ngữ nghĩa tra cứu tìm kiếmtài liệu trong thư viện điện tử

Chương 3: Cài đặt ứng dụng

Dịch vụ Web có thể áp dụng và tích hợp dịch vụ Web như chọn lọc vàphân loại tin tức như hệ thống thư viện; các dịch vụ du lịch; bán hàng qua mạng,thông tin thương mại; tỷ giá hối đoái, đấu giá qua mạng…hay dịch vụ giao dịchtrực tuyến (cho cả B2B và B2C) như đặt vé máy bay, thông tin thuê xe…

Do vậy, việc phát triển và tích hợp các ứng dụng với dịch vụ Web đang đượcquan tâm phát triển là điều hoàn toàn dễ hiểu

Nghiên cứu Web thế hệ mới, máy có thể xử lý được Vì vậy, trước hếtphải thay đối mô hình trong cách con người nghĩ về dữ liệu Trong các côngnghệ Web truyền thống, phần mềm tốt hoàn toàn phụ thuộc vào dữ liệu tốt Webngữ nghĩa làm công việc di chuyển các ứng dụng sang dữ liệu

Nghiên cứu dịch vụ Web ngữ nghĩa ngày càng phát triển Các dịch vụWeb có khả năng tích hợp các ứng dụng trên phạm vi rộng như dịch vụ chọn lọc

và phân loại tin tức trong các hệ thống thư viện điện tử để tìm kiếm các thôngtin cần thiết; các ứng dụng cho các dịch vụ du lịch như cung cấp thông tin về giá

vé, địa điểm; mua - bán hàng qua mạng như thông tin về giá cả, tỷ giá hối đoái,đấu giá qua mạng…hay dịch vụ giao thương mại điện tử B2B và B2C Bất kỳmột lĩnh vực nào trong cuộc sống cũng có thể tích hợp với dịch vụ Web Do vậy,

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu -

Năm 2001, Tim BernersLee – ngươi phat minh ra World Wide Web

-đa đưa ra môt đ ịnh nghĩa vê Semantic Web : “Semantic Web la môt sư mơ rôngcua Web hiên tai ma ơ đo , thông tin đươc đinh nghia tôt hơn , giúp máy tính vàcon ngươi co thê lam viêc hơp tac vơi nhau” [1]

Hầu hết trên Web hiện tại chỉ được biết đến bởi con người đọc các trangweb Có thể hiểu “Semantic” có nghĩa là dữ liệu trên Web có thể được khám phákhông chỉ bởi con người mà cả máy tính Cụm từ “Semantic Web” đại diện chomột cách nhìn nhận mà ở đó, con người cũng như máy tính có thể đọc, hiểu và

sử dụng dữ liệu trên Web để thực hiện những mục đích hữu ích cho người dùng

Cách nhìn nhận của Tim Berners-Lee về Semantic Web có hai phần: thứnhất là Web có tính cộng tác nhiều hơn, thứ hai là máy tính có thể hiểu và thựcthi trên Web

Cách nhìn nhận của Tim Berners-Lee liên quan đến việc lấy các trangHTML từ Web server Tuy vậy World Wide Web Consortium (W3C) đã đưa ra

kỹ thuật để có thể nắm bắt những quan hệ như vậy, đó là RDF (ResourceDescription Framework)

Điểm quan trọng nhất, khác biệt nhất so với Web truyền thống là trongWeb ngữ nghĩa có khái niệm siêu dữ liệu (metadata) - dữ liệu trong dữ liệu Siêu

dữ liệu giúp cho máy tính có thể xử lý thông tin trên Web một cách thông minhhơn Nhưng để có thể tạo được Web mà máy tính có thể xử lý dữ liệu trên đóthì trước tiên phải có một cách nhìn nhận khác về dữ liệu Nếu như trước kiangười ta chỉ coi dữ liệu là thuộc sở hữu của ứng dụng và không có vai trò quan

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu -

sẽ đủ thông minh để có thể được mô tả với các quan hệ cụ thể, các hình thứcphức tạp

Với sự nhìn nhận mới về dữ liệu, có một cách nói khác về Semantic Web:Semantic Web là một Web với dữ liệu thông minh mà máy tính có thể xử lý

1.1.2 Nhược điểm World Wide Web

World Wide Web, gọi tắt là Web hoặc WWW, là mạng thông tin toàn cầu

mà bất kỳ người dùng nào cũng có thể truy nhập qua các máy tính kết nối vớimạng Internet Web được phát minh và đưa vào sử dụng vào khoảng năm

1990, 1991 bởi viện sĩ Viện Hàn lâm Anh Tim Berners-Lee và RobertCailliau (Bỉ) tại CERN, Geneva, Switzerland [1]

Các tài liệu trên World Wide Web được lưu trữ trong một hệ thống siêuvăn bản (Hypertext) trên Internet Người dùng phải sử dụng trình duyệtWeb (Web Browser) để xem siêu văn bản thông qua hộp địa chỉ (Address)

do người sử dụng yêu cầu Trình duyệt sẽ tự động gửi thông tin đến máychủ (Web Server) và hiển thị trên màn hình máy tính của người xem Ngườidùng có thể theo các liên kết (Hyperlink) trên mỗi trang Web để nối với các tàiliệu khác hoặc gửi thông tin phản hồi theo máy chủ trong một quá trình tươngtác Hoạt động truy tìm theo các siêu liên kết thường được gọi là duyệt Web

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu -

Độ chính xác và chứng thực của thông tin trong quá trình lướt Web khôngđược đảm bảo Khi lượng thông tin trên Internet ngày càng tăng, đồng nghĩa vớiviệc tìm kiếm, khai thác, tổ chức, truy nhập và duy trì thông tin ngày càng trởnên khó khăn hơn đối với người sử dụng Xét ví dụ, người sử dụng muốn tìmkiếm thông tin về Mrs Cook Tất cả những thông tin mà người sử dụng có thểnhớ được là tên của người này là Cook, làm việc cho doang nghiệp có liên quanđến tổ chức có tên là “ARPA-123-4567” Đây là những thông tin được sử dụng

để tìm thông tin cá nhân của Mrs Cook, theo một cơ sở tri thức có cấu trúc hợp

lý chứa tất cả các nhân tố có liên quan Có vẻ như điều này đã đủ cho việc tìmkiếm trên World Wide Web Nhưng khi tìm kiếm, lại xảy ra các tình trạng sau:

− Sử dụng danh mục Web có sẵn, người sử dụng có thể tìm ra trang chủcủa ARPA nhưng ở đó có hàng trăm người “thầu phụ” và các “nhómnghiên cứu” đang làm việc cho chi nhánh “123-4567”

− Nếu tìm kiếm theo từ khoá “Cook” thì kết quả sẽ trả lại hàng nghìn trangWeb nói về “Nấu ăn”

− Nếu tìm kiếm một trong hai cụm từ “ARPA ” và “123-4567” thì có hàngtrăm kết quả trả về Còn nếu tìm kiếm cho cả ba từ khoá trên thì sẽ trả vềkết quả rỗng

Tình trạng trên là khá phổ biến đối với nhiều trường hợp tìm kiếm trênWorld Wide Web Vấn ở đây là dữ liệu Web có quá ít tổ chức ngữ nghĩa KhiWeb càng ngày càng mở rộng thì việc thiếu tổ chức ngữ nghĩa như vậy sẽ làmcho việc tìm kiếm thông tin càng ngày càng khó, thậm chí nếu có thêm những kỹnghệ xử lý ngôn ngữ tự nhiên, cơ chế đánh chỉ mục…

Tóm lại, hiện nay vẫn chưa có một cách tìm kiếm hiệu quả nào để trả lờicâu truy vấn có dạng như:

Find webpage for all x,y and z such that

x is a person, y is a person, z is a personWhere

lastName (x,”Cook”) and lastName (y, “Cook”) and

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu -

employee (z,x) andemployee (z,y) andmarried (x,y) andinvolvedIn (z, “ARPA 123-4567”)

Sự thiếu khả năng hiểu nội dung các từ và các mối quan hệ giữa các thuậtngữ tìm kiếm giải thích tại sao trong nhiều trường hợp máy tìm kiếm lại trả vềkết quả tìm kiếm sai trong khi lại không tìm thấy những tài liệu mong muốn

Nếu các máy tìm kiếm có thể hiểu được nội dung ngữ nghĩa của các từ,hoặc hơn thế nữa, nó có thể hiểu được cả mối quan hệ về mặt ngữ nghĩa giữacác từ đó thì độ chính xác tìm kiếm sẽ được cải thiện rất nhiều

Đây chính là một trong những nguyên nhân dẫn đên sự ra đời của thế hệWeb thứ ba: Semantic Web

1.1.3 Web ngữ nghĩa là gì [6]

nghĩa (Semantic Web) như sau: “Semantic Web là một sự nhìn nhận, đó là ý

tưởng về việc dữ liệu trên Web được định nghĩa và sử dụng theo cách mà nó có thể được sử dụng bởi máy tính không chỉ với mục đích hiển thị mà còn nhằm mục đích tự động phân tích, sử dụng lại dữ liệu qua các ứng dụng khác”.

Định nghĩa của W3C chú trọng vào kỹ thuật nhiều hơn Tuy nhiên, tất cảcác định nghĩa đều tập trung vào sự khác biệt trong việc định nghĩa dữ liệu, địnhnghĩa thông tin Với những mở rộng của Web ngữ nghĩa, những sức mạnh vượttrội của Web sẽ được thể hiện nhằm phục vụ cho con người

Tim Berners-Lee (người phát minh ra Web) đưa ra định nghĩa Web ngữ

nghĩa như sau: “Bước đầu tiên là đặt dữ liệu trên Web theo một định dạng mà

máy tính có thể hiểu được, hoặc chuyển thành định dạng mà máy tính có thể hiểu được Điều này tạo ra một loại Web gọi là Semantic Web - là một Web dữ liệu mà có thể được xử lý được trực tiếp hoặc gián tiếp bằng máy tính.”

Web ngữ nghĩa không phải là một web riêng biệt mà nó chỉ là một sự mởrộng của Web hiện tại, mà ở đó có các thông tin về ngữ nghĩa nhiều hơn, làmcho máy tính và con người có thể phối hợp làm việc tốt hơn

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu -

Web ngữ nghĩa không phải chỉ dành cho World Wide Web Nó kèm theomột tập hợp các công nghệ mà cũng có thể làm việc trên Intranet của các công

ty, doanh nghiệp…[4]

Xét về mặt bản chất, Web ngữ nghĩa chỉ là một công cụ để con ngườicũng như máy tính sử dụng để biểu diễn thông tin Hay nói chính xác hơn thìWeb ngữ nghĩa chỉ là một dạng dữ liệu trên Web Khác với các dạng thức dữliệu được trình bày trong HTM, dữ liệu trong Web ngữ nghĩa được đánh dấu,phân lớp, mô hình hóa, được bổ sung thêm các thuộc tính, các mối liên hệ…theo các lĩnh vực cụ thể Qua đó giúp cho các phần mềm máy tính có thể hiểuđược dữ liệu và tự động xử lý dữ liệu Chẳng hạn, với cụm từ “Hồ Chí Minh”,trong không gian Web ngữ nghĩa, được hiểu là lãnh tụ Hồ Chí Minh với cácthuộc tính như năm sinh, quê quán, thân thế, sự nghiệp của Người…

1.1.4 Đặc điểm của Web ngữ nghĩa [6]

Web hiện tại đang chứa đựng lượng thông tin khổng lồ Tuy vậy, khảnăng khai thác lượng thông tin này lại bị hạn chế rất nhiều, điển hình là việc tìmkiếm thông tin trên Web lại nhận được rất nhiều kết quả không mong muốnkhiến người dùng khó tìm được thông tin mình cần Mặt khác, vì chỉ có conngười mới hiểu được nội dung trên các trang Web hiện nay nên các thông tintrên Web không thích hợp cho các tác tử phần mềm, khiến việc tự động hóa trênWeb gặp rất nhiều khó khăn

Semantic Web là sự mở rộng của Web hiện tại Vì vậy, những đặc điểmnổi bật nhất của Semantic Web chính là những khả năng giúp khắc phục nhữnghạn chế của Web hiện nay

Thomas B Passin đã ghi chép lại một số lời phát biểu về Semantic Webcủa các tổ chức và nhà khoa học trong cuốn sách Explorer's Guide to theSemantic Web Những lời phát biểu này có thể được coi như những cách nhìnnhận khác nhau về các đặc điểm của Semantic Web:

− Máy tính có thể hiểu dữ liệu: “Semantic Web là một sự nhìn nhận, đó là ý

tưởng về việc dữ liệu trên Web được định nghĩa và sử dụng theo cách mà

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu -

nó có thể được sử dụng bởi máy tính không chỉ với mục đích hiển thị màcòn nhằm mục đích tự động phân tích, sử dụng lại dữ liệu qua các ứngdụng khác” (theo W3C)

− Hỗ trợ các tác tử thông minh: “Mục đích của Semantic Web là làm sao để

biểu diễn dữ liệu trên Web mà máy tính có thể hiểu được tốt hơn, để cáctác tử thông minh có thể tìm kiếm và thao tác các thông tin thích hợp”(theo R.S.Cost)

− Phân tán và liên kết dữ liệu: “Semantic Web cung cấp khả năng mềm dẻo

đủ để có thể biểu diễn tất cả dữ liệu và các luật logic đồng thời liên kếtchúng với nhau để tạo nên giá trị tổng hợp to lớn” (theo W3C) “Một mô

tả đơn giản về Semantic Web là sự cố gắng để máy tính có thể xử lý dữliệu mà World Wide Web đã hỗ trợ để con người có thể đọc được Điều

đó nhằm chuyển đổi thông tin theo một cách thông thường để dữ liệu cóthể được truy cập, được kết nối với nhau và được hiểu bởi máy tính.Ngoài ra còn nhằm mục đích chuyển đổi Web từ một lượng lớn các siêuliên kết trở thành một lượng lớn các cơ sở dữ liệu được liên kết với nhau”(theo SWAD-E: Semantic Web Advanced Development for Europe)

− Là một cơ sở hạ tầng hỗ trợ tự động hóa: Trong bài báo mới nhất của

Berners-Lee ở tạp chí Scientific American, ông đã khẳng định, SemanticWeb là một cơ sở hạ tầng chứ không phải là một ứng dụng Và độc giảhoàn toàn đồng ý với ý kiến đó (theo Tuttle) “Vấn đề thực sự là thiếu mộtframework tự động ở Web hiện tại…” (theo Garcia và Delgado)

− Phục vụ con người: “Một cách nhìn về Semantic Web là để các phần mềm

máy tính hỗ trợ con người có được lượng lớn tài nguyên trên Website cầnđược trích rút, kết hợp và đánh chỉ mục những thông tin bên trong” (theoCranefield) “Semantic Web là một cách nhìn về thế hệ tiếp theo củaWeb, nó cho phép các ứng dụng web thu thập một cách tự động các tàiliệu trên web từ các nguồn khác nhau, kết hợp và xử lý thông tin đồng

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu -

thời phối hợp với các ứng dụng khác để thực hiện những tác vụ phức tạpcho con người” (theo Anuatariya)

− Có các chú thích (annotation) tốt hơn: “Ý tưởng về Semantic Web của

Berners-Lee đã giúp hiểu rằng nó có các chú thích được biểu diễn ở dạng

mà máy tính có thể xử lý và chúng được liên kết với nhau” (theo Euzenat)

− Cải thiện khả năng tìm kiếm: “Sẽ sớm có thể truy cập các tài nguyên trên

Web bằng nội dung thay vì chỉ bằng các từ khóa” (theo Anuatariya)

“Mục đích của công nghệ là để xây dựng một chỉ mục có cấu trúc củatrang web” (theo Desmontils và Jacquin)

− Hỗ trợ các dịch vụ web (web services) và các tác tử phần mềm: “Càng

ngày, Semantic Web càng giúp cung cấp các truy nhập tới không chỉ cácvăn bản tĩnh tổng hợp các thông tin hữu ích mà cả các dịch vụ cung cấpcác hành vi cần thiết” (theo Klein và Bernstein) “Semantic Web hứa hẹn

sẽ mở rộng các dịch vụ cho web hiện tại bằng việc cho phép các tác tửphần mềm tự động hóa các thủ tục mà hiện này đang phải thực hiện bằngtay và giới thiệu các ứng dụng mới mà không thể thực hiện với web hiệntại” (theo Tallis, Goldman và Balzer)

Có thể các đặc điểm trên đây là chưa đầy đủ về Semantic Web nhưng đócũng là những đặc điểm nổi bật nhất Tất cả những đặc điểm đó đều được nhấnmạnh ở khả năng vượt trội của Semantic Web so với Web hiện tại và một khảnăng này đã trở thành hiện thực

1.1.5 Siêu dữ liệu (Metadata) [4]

Một trong những nền tảng cơ bản làm nên Web ngữ nghĩa là các siêu dữliệu Siêu dữ liệu dùng để mô tả tài nguyên thông tin, còn gọi là dữ liệu về dữliệu Mỗi thực thể hay khái niệm có thể có một hay nhiều siêu dữ liệu Cho ví

dụ, một quyển sách có [tên tác giả], [tên sách], [nhà xuất bản], là các siêu dữliệu về quyển sách Có thể đơn giản hóa việc phân loại và truy vấn dữ liệu bằngcách dùng các siêu dữ liệu

Có 3 kiểu Metadata:

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu -

− Desciptive Metadata: Mô tả một tài nguyên cho những mục đích như là

khám phá hoặc nhận diện Nó có thể bao gồm các phần tử như: titles,astract, author, keyword,

− Structural Metadata: Ví dụ, cho biết các đối tượng phức hợp liên kết với

nhau như thế nào, các trang được sắp xếp thành các chương như thế nào

− Administrative Metadata: Cung cấp thông tin giúp cho việc quản lý một

tài nguyên, như là nó được tạo ra khi nào và như thế nào, kiểu file, và cácthông tin kỹ thuật khác, và những ai có thể truy cập đến nó

Mối liên hệ giữa siêu dữ liệu và tài nguyên thông tin mà nó mô tả có thểđược thể hiện ở một trong hai cách sau:

− Các mô tà Metadata tách biệt bên ngoài đối tượng mô tả

− Các phần tử Metadata có thể được nhúng trong tài nguyên mà nó mô tả.Với các tài liệu truyền thống, các mô tả dữ liệu nằm ngoài đối tượng mô

tả, như vậy siêu dữ liệu được lưu trữ một cách tách biệt bên ngoài đối tương mô tả

Với tài liệu nội dung số, siêu dữ liệu được nhúng trong bản thân tàinguyên hoặc trong liên kết với tài nguyên mà nó mô tả như trong trường hợp cácthẻ meta của tài liệu HTML

Sơ đồ siêu dữ liệu là tập hợp những yếu tố siêu dữ liệu được thiết kế cho

mô tả một dạng tài nguyên thông tin cụ thể Như vậy siêu dữ liệu là sơ đồ hìnhthức được xác định để mô tả tài nguyên thông tin cho các đối tượng

Định nghĩa các yếu tố hoặc ý nghĩa được gán cho các yếu tố siêu dữ liệuthì được gọi là ngữ nghĩa của sơ đồ Mỗi sơ đồ siêu dữ liệu có ngữ nghĩa và cúpháp được quy định riêng Ví dụ trong yếu tố “Creator” - dùng để xác định là tácgiả của tài liệu, hoặc yếu tố “Title” - được hiểu là nhan đề của tài liệu

Giá trị (dữ liệu) của yếu tố được gọi là nội dung Đó chính là giá trị củamỗi yếu tố siêu dữ liệu Nhờ các sơ đồ dữ liệu, các chương trình xử lý tự động

sẽ nhận biết đoạn dữ liệu nào sẽ thuộc thành phần nào, chẳng hạn đoạn dữ liệunày được nhận biết là nhan đề, đoạn dữ liệu kia được nhận biết là tác giả của tàiliệu

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu -

1.1.6 Một số ứng dụng cơ bản dựa trên Semantic Web [2]

Quản lý tri thức được hiểu là quy trình hay các công cụ mà tổ chức sử

dụng để thu thập, phân tích, lưu trữ và phổ biến tri thức của họ Bên cạnh việctriển khai các công nghệ và tiến trình thích hợp cho mục đích thương mại thìcũng phải quan tâm đến việc quản lý tri thức sao cho hiệu quả để có thể sử dụngkinh nghiệm và sự hiểu biết của tài nguyên con người một cách tối ưu nhất

Ngày nay quản lý tri thức nổi lên như một hoạt động quan trọng của các

tổ chức lớn cũng như các các doanh nghiệp vì họ coi những tri thức như một tàisản quý để từ đó có thể tạo nên hiệu quả tốt hơn, tạo ra những giá trị mới và tăngtính cạnh tranh Quản lý tri thức cũng đóng vai trò đặc biệt quan trọng trong các

tổ chức quốc tế với các tổ chức phân tán về địa lý

Việc quản lý tri thức vẫn chứa đựng những hạn chế Hầu hết các loại dữliệu vẫn là phi cấu trúc Tìm kiếm thông tin dựa trên từ khóa, lượng thông tin trả

về rất nhiều gây khó khăn cho người dùng Khi người dùng muốn có các thôngtin cần thiết, các tác tử thông minh hiện nay không đủ khả năng thực hiện theoyêu cầu của người dùng…

Những hạn chế này sẽ được giải quyết với sự xuất hiện của SemanticWeb Ưu điểm lớn nhất của Semantic Web là dữ liệu đã được cấu trúc hóa đồngthời các nền tảng của Semantic Web cũng hỗ trợ rất nhiều cho việc quản lý trithức Khả năng biểu diễn luật cũng như khả năng suy diễn ra tri thức mới dựatrên những tri thức hiện tại có khả năng tạo nên những bước đột phá cho các hệthống quản lý tri thức Người ta mong muốn rằng với Semantic Web, những cảitiến cho các hệ thống quản lý tri thức sẽ được thực hiện

Ứng dụng tìm kiếm: Tìm kiếm thông tin là một ứng dụng trong quản lý tri

thức Với lượng thông tin bùng nổ trên Web, người dùng không thể tự mìnhduyệt tất cả các trang web để thu thập thông tin, mà cần phải có những công cụtìm kiếm hỗ trợ Các công ty như Google, Microsoft, Yahoo, Baidu… đều cócác máy tìm kiếm của riêng họ nhằm chiếm lĩnh thị phần Sự phát triển nhanhchóng của Google là một ví dụ điển hình cho khả năng mang lại lợi nhuận củacác ứng dụng tìm kiếm trên Web

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu -

Tuy nhiên, các máy tìm kiếm hiện nay vẫn chứa đựng rất nhiều hạn chếxuất phát từ việc các tài nguyên trên Web là các tài nguyên phi cấu trúc Vì vậy,các máy tìm kiếm chỉ có thể dựa theo từ khóa để tìm kiếm thông tin và đươngnhiên sẽ có rất nhiều kết quả không mong muốn được trả về cho người dùng.Các kết quả tìm kiếm vẫn chưa thực sự thỏa mãn được người dùng

Việc ứng dụng Semantic Web để tìm kiếm thông tin trong nội bộ cácdoanh nghiệp là hoàn toàn có thể thực hiện được ở thời điểm hiện tại với nhữngnền tảng mà Semantic Web đang hỗ trợ Và hoàn toàn có thể tin rằng nếu tất cảcác doanh nghiệp đều cấu trúc hóa các tài nguyên của họ, lượng tài nguyên đượccấu trúc hóa trên phạm vi toàn cầu sẽ tăng lên và khả năng ứng dụng SemanticWeb trên toàn Internet sẽ có thể trở thành hiện thực để mang lại những giá trị tolớn cho người dùng

1.1.7 Kiến trúc Web ngữ nghĩa [5]

Trust

Digital Signature RDF + Schema

XML + NS + XMLSchema UniCode URI

Hình 1.1 : Kiến trúc Semantic Web [8]

− Lớp Unicode & URI: Bảo đảm việc sử dụng tập ký tự quốc tế và cung cấpphương tiện nhằm định danh các đối tượng trong Semantic Web

− Lớp XML cùng với các định nghĩa về namespace và schema (lược đồ)bảo đảm rằng có thể tích hợp các định nghĩa Semantic Web với các chuẩndựa 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 tham chiếu đến những từ vựng và địnhnghĩa của URI ở trên Lớp này có thể gán các kiểu (type) cho các tàinguyên và liên kết Và cũng là lớp quan trọng nhất trong kiến trúcSemantic Web

− Lớp Ontology: hỗ trợ sự tiến hóa của từ vựng vì nó có thể định nghĩa mốiliên hệ giữa các khái niệm khác nhau

− Lớp Digital Signature: được dùng để xác định chủ thể của tài liệu (vd: tácgiả của một tài liệu hay một lời tuyên bố)

1.1.8 Ngôn ngữ mô tả tài nguyên

a) Ngôn ngữ mô tả tài nguyên RDF: RDF là từ viết tắt của Resource

Description Framework RDF được đề cử bởi W3C cho một mô hình và ngônngữ siêu dữ liệu (metadata) chuẩn RDF là một bộ khung cho việc mô tả các tàinguyên trên web RDF cung cấp mô hình dữ liệu và cú pháp để các phần độc lậpnhau có thể chuyển đổi cho nhau và sử dụng được RDF

Định nghĩa cơ bản của ngôn ngữ RDF là dùng để mã hóa các siêu dữ liệucủa các tài nguyên vào một bộ ba (RDF Triple): [chủ ngữ], [vị ngữ] và [đốitượng] Ta biết rằng mỗi một thực thể hay khái niệm đều có các thuộc tính, mỗithuộc tính đều có các giá trị, vì vậy mọi tài nguyên cũng đều có thể được biểudiễn qua ngôn ngữ RDF

Một [vị ngữ] là một khía cạnh, tính chất, thuộc tính, hay mối liên hệ mô tảcho một tài nguyẽn Một phát biểu bao gồm một tài nguyên riêng biệt, một thuộctính được đặt tên, và giá trị thuộc tính cho tài nguyên đó ([đối tượng]) Giá trịnày cơ bản có thể là một tài nguyên khác hay một giá trị mang tính nghĩa đenhay dạng chuỗi văn bản tùy ý [Chủ ngữ] và đối tượng được xác định qua Địnhdanh tài nguyên thống nhất - URI, chẳng hạn chúng có thể là một liên kết củamột trang web Các [vị ngữ] cũng được xác định qua URI, do đó bất kì ai cũng

có thể định nghĩa ra một khái niệm mới, một thuộc tính mới, bằng cách chỉ cầnđịnh nghĩa URI cho chúng Bởi vì RDF sử dụng URI để biểu diễn các thông tintrong một tài liệu, các URI đảm bảo rằng các khái niệm không chỉ chứa văn bản

thuần túy mà nó còn là định danh tài nguyên duy nhất mà tất cả người dùng cóthể tìm kiếm được trên mạng Trong RDF, các URI đóng một vai trò rất quantrọng: Chúng ta có thể tạo ra các (siêu) dữ liệu dựa trên bất kỳ một nguồn tàinguyên nào trên Web, ngữ nghĩa được đưa vào các nguồn tài nguyên Web thôngqua các URI, và URI cho phép liên kết giữa các phần tử dữ liệu thông qua cácthuộc tính.

b) Mô hình dữ liệu RDF: RDF là khung sườn (framework) cho việc xử lý

metadata, và nó mô tả các mối quan hệ giữa các tài nguyên thông qua các thuộctính và các giá trị Sự kết hợp của một nguồn tài nguyên ([chủ ngữ]), một thuộctính ([vị ngữ]) và một giá trị của thuộc tính được ([đối tượng]) được đặt trongmột phát_biểu Ví dụ một câu nói như sau: “Giám đốc của công ty Phần mềm làĐào Xuân Ánh” Như vậy, có thể biểu diễn bởi một phát biểu RDF như sau:

− Chủ ngữ của phát biểu RDF là: “Công ty Phần mềm”

− Vị ngữ là: “Giám đốc”

− Đối tượng là: “Đào Xuân Ánh”

Mô hình cơ bản của RDF gồm ba bộ phận sau:

 Resource (Tài nguyên): là tất cả những gì được mô tả bằng biểu thứcRDF Mỗi tài nguyên có mộ URI và nó có thể là toàn bộ trang web hoặc

là một phần của trang web

 Property (Thuộc tính): là đặc tính hay quan hệ mô tả tính chất tài nguyên.Một property cũng có thể là một resource bởi vì nó có những tính chấtriêng của nó

 Statements (phát biểu): Một statements được dùng để kết hợp mộtresource, một property và một value của nó Mỗi phát biểu gồm ba thànhphần sau:

Subject [Chủ ngữ]: địa chỉ hay vị trí tài nguyên muốn mô tả

Predicate [Vị ngữ]: xác định tính chất của tài nguyên

Object [Đối tượng]: nội dung gán cho thuộc tính

Ví dụ: Xét phát biểu sau: “Tác giả của t p : //ht s a c h to t v n / s a c h - d i e n - t u /n h a- lanh-dao-360-do-doc-2164.html là John C.Maxwell”.

Phát biểu trên được phân ra thành các phần sau:

Chủ ngữ h t t p: / / s a c h t o t v n / s a c h - d i e n - t u /n h a - l a n h - d a o - 3 6 0 - d o - d o c-

2 164 ht ml

Vị ngữ h tt p:/ /s acht ot vn /elemen ts/1 2 /creat or

Đối ượng h tt p:/ /s acht ot vn /st affi d/ 987 34

Phát biểu trên thay vì phải dùng tử “Tác giả” và “John C.Maxwell”, sẽdùng URI “htt p : / / s a c h t ot v n/ e l e m e n t s / 1 2 / creator ” và

h t t p : // s a c h to t v n /s t a f f i d/ 9 87 3 4 đ ể mô tả cho từng khái niệm trên

Phát biểu trên được biểu diễn dưới dạng một tripple như sau:

<h tt p : / / s a c h t o t v n / s a c h - d i e n - t u/ nh a - l a n h - d a o - 36 0 - do - d o c - 2 16 4 h t m l >,

<h tt p : / / s a c h t o t v n / e l e m e nt s/ 1 2 / cre a t o r >, <h t t p: / / s a c h t o t v n /s t af f i d / 98 7 3 4 >

c) Lược đồ RDF và truy vấn RDF: RDF cung cấp một cách để mô tả các

phát biểu đơn giản về các resource, sử dụng các thuộc tính và giá trị đã đượcđịnh nghĩa trước Tuy nhiên, RDF chỉ cho phép định nghĩa các quan hệ, chứkhông nói rõ chỉ có thể có các loại quan hệ nào, hay các kiểu đối tượng có thể cótrong miền hiện tại Vì vậy, cần phải sử dụng lược đồ RDF (RDF Scheme -RDFS) Lược đồ RDF là một ngôn ngữ Ontologydạng đơn nhất, cung cấp mộtkhung để mô tả các lóp, thuộc tính của ứng dụng cụ thể Các lớp trong RDFSgiống như các lớp trong lập trình hướng đối tượng, cho phép các tài nguyênđược định nghĩa như là một thực thể của lớp, hay lớp con của lớp Để thực hiệnphân chia các lớp và các lớp con, RDFS sử dụng các phần tử như: rdfs: Class vàrdfs:subClassOf

d) Các luật suy diễn trong lược đồ RDF: Có 6 trường hợp suy diễn theo

các cấp loại lớp, thuộc tính, lớp con, thuộc tính con, miền, giới hạn

1) Trường hợp 1: Suy diễn về loại của lớp IF (c2, subClassOf, cl)

AND (x, type, c2)

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu -

Ví dụ:

THEN (x, type, cl)

IF (Man, subClassOf, Person)

AND (Nam, type, Man)

THEN (Nam, type, Person)

2) Trường họp 2: Suy diễn về thuộc tính của lóp IF (p2, subPropertyOf, pl)

AND (X, p2, y)

THEN (x, pl, y)

Ví dụ:

IF (author, subPropertyOf, creator)

AND (Nam, author, KhoaLuan)

THEN (Nam, creator, KhoaLuan)

3) Trường hợp 3: Suy diễn về lớp con của lóp IF (c2, subClassOf, cl)

AND (c3, subClassOf, c2)

THEN (c3, subClassOf, cl)

Ví dụ:

IF (ClassB, subClassOf, ClassA)

AND (ClassC, subClassOf, ClassB)

THEN (ClassC, subClassOf, ClassB)

4) Trường hợp 4: Suy diễn thuộc tính con của thuộc tính IF (p2,

subPropertyOf, pl)

AND (p3, subPropertyOf, p2)

THEN (p3, subPropertyOf, pl)

Ví dụ:

IF (parent, subPropertyOf, ancestor)

AND (father, subPropertyOf, parent)

THEN (father, subPropertyOf, ancestor)

5) Trường họp 5: Suy diễn trong mien (domain)

IF (pi, domain, cl)

Ví dụ:

AND (x, pi, y) THEN (x, type, cl)

IF (author, domain, Human) AND (Nam, author, KhoaLuan)THEN (Nam, type, Human)6) Trường họp 6: Suy diễn trong dãy giới hạn (range)

IF (pi, range, cl)AND (x, pi, y)THEN (y, type, cl)

Ví dụ:

IF (author, range, Document) AND (Nam, author, KhoaLuan)THEN (KhoaLuan, type, Document)

e) Ngôn ngữ truy vấn RDF: RDF là một cách để mô tả thông tin về các

tài nguyên Web một cách linh động Với lượng thông khổng lồ trên Web cầnphải có ngôn ngữ truy vấn các tài liệu RDF một cách nhanh chóng và chính xác

Tổ chức W3C đã phát triển ngôn ngữ truy vấn trong các tài liệu RDF dựa trên cúpháp của ngôn ngữ truy vấn SQL trong CSDL quan hệ Trong phần này sẽ giớithiệu sơ lược ngôn ngữ truy van RDF thông dụng là SPARQL

SPARQL là một ngôn ngữ để truy cập thông tin từ các lược đồ RDF Nócung cấp các tính năng sau:

- Trích thông tin từ các dạng của URI

- Trích thông tin từ các lược con

- Xây dựng đồ thị RDF mới dựa trên thông tin trong đồ thị truy vấn

Một câu truy vấn bao gồm 2 mệnh đề, mệnh đề SELECT và mệnh đềWHERE Mệnh đề SELECT định danh các biến mà ứng dụng quan tâm và mệnh

đề WHERE bao gồm các mẫu điều kiện cho các bộ ba

Ví dụ:

SELECT ?x

WHERE {?x rdf syntax : type <ht tp : / /example.com/someType>}

Các giá trị được đặt trong dấu „o‟ dùng để chỉ một định danh URI Các giátrị được đặt trong dấu (“”) là các giá trị chuỗi kí tự Biến trong ngôn ngữ truyvấn có giá trị toàn cục Biến thường bắt đầu với kí tự „?‟ hay kí tự „$‟ để chỉ mộtbiến SPARQL cung cấp một cơ chế viết tắt Tiếp đầu ngữ (prefix) dùng để làmgọn các ƯRI trong truy vấn

1.1.9 Ontology [12]

Ontology là một mô hình dữ liệu biểu diễn một lĩnh vực và được sử dụng

để suy luận về các đối tượng trong lĩnh vực đó và mối quan hệ giữa chúng.Ontology cung cấp một bộ từ vựng chung bao gồm các khái niệm, các thuộc tínhquan trọng và các định nghĩa về các khái niệm và các thuộc tính này Ngoài bộ

từ vựng, Ontology còn cung cấp các ràng buộc, đôi khi các ràng buộc này đượccoi như các giả định cơ sở về ý nghĩa mong muốn của bộ từ vựng, nó được sửdụng trong một miền mà có thể được giao tiếp giữa người và các hệ thống ứngdụng phân tán hỗn tạp khác

Ontology được xem là xương sống” của Semantic Web Danh sách dướiđây sẽ phân tích vai trò của Ontology trong ngữ cảnh ứng dụng Web có ngữ nghĩa

− Chia sẻ sự hiểu biết chung giữa các ứng dụng và con người

− Cho phép sử dụng lại tri thức Ví dụ, nếu một Ontology đã được phát triểncác ứng dụng có thể sử dụng lại

− Đưa ra các giả thiết rõ ràng về miền: Đặc tả rõ ràng về miền tri thức sẽgiúp cho người mới dễ tìm hiểu ngữ nghĩa của miền lĩnh vực

− Phân tách tri thức lĩnh vực với tri thức thao tác

− Phân tích tri thức lĩnh vực Phân tích hình thức của các khái niệm, cầnthiết cho việc tái sử dụng và mở rộng Ontology

Đặc điểm cốt lỗi của Ontology là: “Một Ontology là một sự chỉ địnhtường minh, hình thức và chia sẻ về một khái niệm dùng chung”

Bộ từ vựng Ontology được xây dựng trên cơ sở của cơ cấu mô tả tàinguyên (RDF) và lược đồ RDF, nó cung cấp khả năng biểu diễn ngữ nghĩa mềmdẻo cho tài nguyên Web và có khả năng hỗ trợ lập luận Có một số kỹ thuật lập

mô hình và biểu diễn Ontologynhư frames, logic bậc nhất, logic mô tả, kĩ nghệphần mềm, Mặc dù các kỹ thuật này có thể biểu diễn cùng một cơ sở tri thứcvới các mức độ hình thức và chi tiết khác nhau, nhưng chúng đều có cùng cácthành phần cơ bản sau:

a) Các lớp: Lớp là nhóm, tập hợp các đối tượng trừu tượng có thể chứa

các cá thể, lớp khác hoặc cả hai Các Ontology biến đổi tuỳ thuộc vào cấu trúc

và nội dung của nó: một lớp có thể chứa các lớp con, có thể là một lớp tổng quan(chứa tất cả mọi thứ), có thể là lớp chỉ chứa những cá thể riêng lẻ Các lớp đượcsắp xếp theo cấu trúc có thứ bậc, thường là với một lớp thông dụng nhất kiểuThing ở trên đỉnh và các lớp con rất cụ thể ở phía dưới cùng

Lớp có thể có các ràng buộc (restrictions) cho các quan hệ của cá thểthuộc lớp đó Ví dụ một Tác giả có thể có một hoặc nhiều tác phẩm thì một cáthể của tác giả phải có quan hệ “là tác giả của” với một hoặc nhiều cá thể của tácphẩm

b) Các cá thể - thể hiện và thuộc tính: Là những đối tượng đại diện thuộc

một lớp cụ thể trong domain Mỗi cá thể có thể có các thuộc tính của lớp mà nóthể hiện và quan hệ với các cá thể khác theo ràng buộc của lớp Những cá thểcòn có thể được coi như là những trường hợp của lớp Các đối tượng trongontology có thể được mô tả thông qua việc khai báo các thuộc tính của chúng.Mỗi một thuộc tính đều có tên và giá trị của thuộc tính đó Các thuộc tính được

sử dụng để lưu trữ các thông tin mà đối tượng có thể có Ví dụ, đối với một cánhân có thể có các thuộc tính: Họ_tên, ngày_sinh, quê_quán, số_cmnd Giá trịcủa một thuộc tính có thể có các kiểu dữ liệu phức tạp

c) Các mối quan hệ: Là thuộc tính để mô tả mối liên hệ giữa các đối

tượng trong Ontology Một mối quan hệ là một thuộc tính có giá trị là một đốitượng nào đó trong Ontology Một đối tượng có thể có một hoặc nhiều quan hệ

trong Ontology bất kể lớp của nó có quan hệ đó hay không, quan hệ của đốitượng phải tuân theo ràng buộc của lớp chứa đối tượng đó nếu có.

1.2 Dịch vụ Web (Web Services) [3]

1.2.1 Giới thiệu

Dịch vụ Web (Web Service) được coi là một công nghệ đột phá cho cuộccách mạng trong cách thức hoạt động của các dịch vụ B2B (Business toBusiness) và B2C (Business to Customer) Giá trị cơ bản của dịch vụ Web dựatrên việc cung cấp các phương thức theo chuẩn trong việc truy nhập đối với hệthống đóng gói và hệ thống kế thừa Các phần mềm được viết bởi những ngônngữ lập trình khác nhau và chạy trên những nền tảng khác nhau có thể sử dụngdịch vụ Web để chuyển đổi dữ liệu thông qua mạng Internet theo cách giao tiếptương tự bên trong một máy tính Tuy nhiên, công nghệ xây dựng dịch vụ Webkhông nhất thiết phải là các công nghệ mới, nó có thể kết hợp với các công nghệ

đã có như XML, SOAP, WSDL, UDDI…

Với sự phát triển của Internet, dịch vụ Web thật sự trở thành một côngnghệ đáng được quan tâm để giảm chi phí và độ phức tạp trong tích hợp và pháttriển hệ thống

Theo định nghĩa của W3C (World Wide Web Consortium), dịch vụ Web

là một hệ thống phần mềm được thiết kế để hỗ trợ khả năng tương tác giữa cácứng dụng trên các máy tính khác nhau thông qua mạng Internet có thể xác địnhbằng địa chỉ URL, thực hiện các chức năng và đưa ra các thông tin người dùngyêu cầu Một dịch vụ Web được tạo nên bằng cách lấy các chức năng và đónggói chúng sao cho các ứng dụng khác dễ dàng nhìn thấy và có thể truy cập đếnnhững dịch vụ mà nó thực hiện, đồng thời có thể yêu cầu thông tin từ dịch vụWeb khác Nó bao gồm các module độc lập cho hoạt động của khách hàng vàdoanh nghiệp và bản thân nó được thực thi trên Server

Các ứng dụng cơ bản của dịch vụ Web là tích hợp các hệ thống Các ứngdụng được tích hợp với cơ sở dữ liệu (CSDL) và vào các ứng dụng khác Người

sử dụng sẽ giao tiếp với CSDL để tiến hành phân tích và lấy dữ liệu

1.2.2 Đặc điểm của dịch vụ Web

Đặc điểm

− Dịch vụ Web cho phép Client và Server tương tác với nhau trong các môitrường khác nhau

− Phần lớn kỹ thuật của dịch vụ Web được xây dựng dựa trên mã nguồn mở

và được phát triển từ các chuẩn đã được công nhận như XML

− Một dịch vụ Web bao gồm nhiều Module trên Internet

− Kết hợp phát triển theo hướng từng thành phần với những lĩnh vực cụ thể

và cơ sở hạ tầng Web, đưa ra những lợi ích cho doanh nghiệp, kháchhàng, những nhà cung cấp và cá nhân

− Một ứng dụng khi được triển khai sẽ hoạt động theo mô hìnhClient/Server

Ngày nay dịch vụ Web đang rất phát triển, những lĩnh vực trong cuộcsống có thể áp dụng và tích hợp dịch vụ Web là khá rộng lớn như dịch vụ chọnlọc và phân loại tin tức (hệ thống thư viện có kết nối đến Web Portal để tìmkiếm các thông tin cần thiết); ứng dụng cho các dịch vụ du lịch (cung cấp giá vé,thông tin về địa điểm…), các đại lý bán hàng qua mạng, thông tin thương mạinhư giá cả, tỷ giá hối đoái, đấu giá qua mạng…hay dịch vụ giao dịch trực tuyến(cho B2B và B2C) như đặt vé máy bay, thông tin thuê xe…

Các ứng dụng có tích hợp dịch vụ Web đã không còn là xa lạ, đặc biệttrong điều kiện thương mại điện tử đang bùng nổ và phát triển không ngừngcùng với sự lớn mạnh của Internet Bất kỳ một lĩnh vực nào trong cuộc sốngcũng có thể tích hợp với dịch vụ Web Đây là cách thức kinh doanh và làm việc

có hiệu quả bởi thời đại ngày nay là thời đại của truyền thông và trao đổi thôngtin qua mạng Do vậy, việc phát triển và tích hợp các ứng dụng với dịch vụ Webđang được quan tâm phát triển là điều hoàn toàn dễ hiểu

Ưu điểm:

− Dịch vụ Web hoạt động trên các môi trường khác nhau

− Sử dụng các giao thức và chuẩn mở Giao thức và định dạng dữ liệu dựatrên văn bản (text), giúp các lập trình viên dễ dàng hiểu được.

− Nâng cao khả năng tái sử dụng Thúc đẩy đầu tư các hệ thống phần mềm

đã tồn tại bằng cách cho phép các tiến trình/chức năng nghiệp vụ đóng góitrong giao diện dịch vụ Web

− Tạo mối quan hệ tương tác lẫn nhau và mềm dẻo giữa các thành phầntrong hệ thống, dễ dàng cho việc phát triển các ứng dụng phân tán

− Thúc đẩy hệ thống tích hợp, giảm sự phức tạp của hệ thống, hạ giá thànhhoạt động, phát triển nhanh và tương tác hiệu quả với hệ thống doanhnghiệp khác

Nhược điểm

− Có quá nhiều chuẩn cho dịch vụ Web, người dùng sử dụng khó khăn

− Phải quan tâm nhiều hơn đến vấn đề an toàn và bảo mật

1.2.3 Kiến trúc của dịch vụ Web [3]

Dịch vụ Web gồm có 3 chuẩn: SOAP (Simple Object Access Protocol),WSDL (Web Service Description Language) và UDDI (Universal Description,Discovery, and Integration) Hình 1.2 mô tả chồng giao thức của dịch vụ Web,trong đó UDDI được sử dụng để đăng ký và khám phá dịch vụ Web đã đượcmiêu tả cụ thể trong WSDL Giao tác UDDI sử dụng SOAP để nói chuyện vớiUDDI server, sau đó các ứng dụng SOAP yêu cầu một dịch vụ Web Các thôngđiệp SOAP được gửi đi chính xác bởi HTTP và TCP/IP

Chồng giao thức dịch vụ Web là tập hợp các giao thức mạng máy tínhđược sử dụng để định nghĩa, xác định vị trí, thi hành và tạo nên dịch vụ Webtương tác với những ứng dụng hay dịch vụ khác Chồng giao thức này có 4thành phần chính:

− Dịch vụ vận chuyển (Service Transport): có nhiệm vụ truyền thông điệpgiữa các ứng dụng mạng, bao gồm những giao thức như HTTP, SMTP,FTP, JSM và giao thức thay đổi khổi mở rộng BEEP (Blocks ExtensibleExchange Protocol)

− Thông điệp XML: có nhiệm vụ giải mã các thông điệp theo định dạngXML để có thể hiểu được ở mức ứng dụng tương tác với người dùng Cácgiao thức truy nhập từ xa XML-RPC, SOAP và REST.

− Mô tả dịch vụ: được sử dụng để miêu tả các giao diện chung cho một dịch

vụ Web cụ thể WSDL thường được sử dụng cho mục đích này, nó là mộtngôn ngữ mô tả giao tiếp và thực thi dựa trên XM, Truyền tham số và cácloại dữ liệu cho các thao tác và chứng năng mà dịch vụ Web cung cấp

− Khám phá dịch vụ: tập trung dịch vụ vào trong một nơi được đăng ký, từ

đó giúp một dịch vụ Web có thể dễ dàng khám phá ra những dịch vụ nào

đã có trên mạng, tốt hơn trong việc tìm kiếm những dịch vụ khác để tươngtác Một dịch vụ Web cũng phải tiến hành đăng ký để các ịch vụ khác cóthể truy cập và giao tiếp UDDI API thưòng được sử dụng để thực hiệncông việc này

a) XML – eXtensible Markup Language: Là một chuẩn mở do W3C đưa

ra cho cách thức mô tả dữ liệu Định nghĩa các thành phần dữ liệu trên trangWeb và cho những tài liệu B2B Về hình thức, XML hoàn toàn có cấu trúc thẻgiống như ngôn ngữ HTML nhưng HTML định nghĩa thành phần được hiển thịnhư thế nào thì XML lại định nghĩa những thành phần đó chứa cái gì Với XML,

các thẻ có thể được lập trình viên tự tạo ra trên mỗi trang Web và được chọn làđịnh dạng thông điệp chuẩn bởi tính phổ biến và hiệu quả mã nguồn mở.

Dịch vụ Web là sự kết hợp của nhiều thành phần khác nhau Sử dụng cáctính năng và đặc trưng của các thành phần đó để giao tiếp XML là công cụchính để giải quyết vấn đề này và là kiến trúc nền tảng cho việc xây dựng mộtdịch vụ Web, tất cả dữ liệu sẽ được chuyển sang định dạng thẻ XML.Khi đó, cácthông tin mã hóa sẽ hoàn toàn phù hợp với các thông tin theo chuẩn của SOAPhoặc XML-RPC và có thể tương tác với nhau trong một thể thống nhất

b) WSDL - Web Service Description Language: WSDL định nghĩa cách

mô tả dịch vụ Web theo cú pháp tổng quát của XML, bao gồm các thông tin:

- Tên dịch vụ

- Giao thức và kiểu mã hóa được sử dụng khi gọi các hàm của dịch vụ Web

- Loại thông tin: thao tác, tham số, những kiểu dữ liệu (có thể là giao diệncủa dịch vụ Web cộng với tên cho giao diện này)

Một WSDL hợp lệ gồm hai phần: phần giao diện (mô tả giao diện vàphương thức kết nối) và phần thi hành mô tả thông tin truy xuất cơ sở dữ liệu

Cả hai phần này sẽ được lưu trong 2 tập tin XML tương ứng là tập tin giao diệndịch vụ và tập tin thi hành dịch vụ Giao diện của một dịch vụ Web được miêu tảtrong phần đưa ra cách thức làm thế nào để giao tiếp qua dịch vụ Web Tên, giaothức liên kết và định dạng thông điệp yêu cầu để tương tác với dịch vụ Webđược đưa vào thư mục của WSDL

WSDL thường được sử dụng kết hợp với XML Schema và SOAP để cungcấp dịch vụ Web qua Internet Một Client khi kết nối tới dịch vụ Web có thể đọcWSDL để xác định những chức năng sẵn có trên Server Sau đó, Client có thể sửdụng SOAP để lấy ra chức năng chính xác có trong WSDL

Registry

WSDL

Finds Services

Web Service

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu -

sử dụng các dịch vụ, trước tiên Client phải tìm dịch vụ, ghi nhận thông tin vềcách sử dụng và biết được đối tượng nào cung cấp dịch vụ UDDI định nghĩamột số thành phần cho biết các thông tin này, cho phép các Client truy tìm vànhận thông tin được yêu cầu khi sử dụng dịch vụ Web

Cấu trúc UDDI

− Trang trắng - White pages: chứa thông tin liên hệ và các định dạng chínhyếu của dịch vụ Web, chẳng hạn tên giao dịch, địa chỉ, thông tin nhậndạng… Những thông tin này cho phép các đối tượng khác xác định đượcdịch vụ

− Trang vàng - Yellow pages: chứa thông tin mô tả dịch vụ Web theo nhữngloại khác nhau Những thông tin này cho phép các đối tượng thấy đượcdịch vụ Web theo từng loại với nó

− Trang xanh - Green pages: chứa thông tin kỹ thuật mô tả các hành vi vàcác chức năng của dịch vụ Web

− Loại dịch vụ - Model: chứa các thông tin về loại dịch vụ được sử dụngNhững thông tin về dịch vụ Web được sử dụng và công bố lên mạng sửdụng giao thức này Nó sẽ kích hoạt các ứng dụng để tìm kiếm thông tin củadịch vụ Web khác nhằm xác định xem dịch vụ nào sẽ cần đến nó

d) SOAP - Simple Object Access Protocol: Các dịch vụ Web truy xuất

bằng một giao thức là Simple Object Access Protocol – SOAP Nói cách có thểtruy xuất đến UDDI registry bằng các lệnh gọi hoàn toàn theo định dạng củaSOAP SOAP là một giao thức giao tiếp có cấu trúc như XML, được xem là cấutrúc của các ứng dụng phân tán được xây dựng từ nhiều ngôn ngữ và các hệ điều

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu -

mạng máy tính, thông thường sử dụng giao thức HTTP

Client gửi thông điệp yêu cầu đến Server và được Server sẽ gửi nhữngthông điệp trả lời tới Client Cả SMTP và HTTP đều là những giao thức ứngdụng của SOAP nhưng HTTP được sử dụng và chấp nhận sử dụng rộng rãi hơn

Cấu trúc một thông điệp theo dạng SOAP là một văn bản XML bao gồmcác phần tử sau:

− Phần tử gốc - Envelop: phần tử bao trùm nội dung thông điệp, khai báovăn bản XML như là một thông điệp SOAP

− Phần tử đầu trang – Header: chứa các thông tin tiêu đề trang, phần tử nàykhông bắt buộc khai báo trong văn bản Header còn có thể mang những dữ liệuchứng thực, chứ ký số, thông tin mã hóa hay cài đặt cho các giao dịch khác

− Phần tử khai báo nội dung chính trong thông điệp - body, chứa các thôngtin yêu cầu và thông tin được phản hồi

− Phần tử đưa ra các thông tin về lỗi -fault, cung cấp thông tin lỗi xảy ratrong qúa trình xử lý thông điệp

Có 2 kiểu truyền thông:

− Remote procedure call (RPC): cho phép gọi hàm hoặc thủ tục qua mạng.Kiểu này được khai thác bởi nhiều dịch vụ Web

− Document: được biết đến như kiểu hướng thông điệp, cung cấp giao tiếp ởmức trừu tượng thấp, yêu cầu lập trình viên mất công sức hơn

Hai kiểu truyền thông cung cấp các định dạng thông điệp, tham số, lời gọiđến các API khác nhau nên việc sử dụng chúng tùy thuộc vào thời gian và sựphù hợp với dịch vụ Web cần xây dựng

Cấu trúc dữ liệu: Cung cấp những định dạng và khái niệm cơ bản giốngnhư trong các ngôn ngữ lập trình khác như kiểu dữ liệu (int, string, date…) haynhững kiều phức tạp hơn như struct, array, vector… Định nghĩa cấu trúc dữ liệuSOAP được đặt trong namespace SOAP-ENC

1.2.5 Quy tắc xây dựng một Web ngữ nghĩa

Web ngữ nghĩa đã giải quyết vấn đề thiếu sót của dịch vụ Web bằng cáchthêm ngữ nghĩa vào trong thành phần của dịch vụ Vì vậy không chỉ UDDI cókhả năng hỗ trợ người dùng dịch vụ tìm kiếm dịch vụ tự động mà còn giúp cho

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu -

Dịch vụ Web ngữ nghĩa mở ra khả năng cho phép tìm kiếm, tổng hợp vàgọi thực hiện dịch vụ Web động trong lúc thực thi

Ngôn ngữ biểu diễn ngữ nghĩa cho dịch vụ Web được tổ chức W3C đưa

ra tháng 11 năm 2004 là OWL-S, WSMO , SAWSDL Trong đó WSMO được

đệ trình vào 6/2006 và SAWSDL được đệ trình sau cùng vào 08/2007

Phát triển công nghệ web lên đến tiềm năng phát triển tối đa

Web động

Web tĩnh

Dịch vụ Web (UDDI, WSDL, SOAP)

Web (URI, HTML, HTTP)

Dịch vụ Web Thông minh

Web ngữ nghĩa ( RDF, RDF(S), OWL)

Mức nông Mức sâu Chiều mô hình

hoá dữ liệu Hình 1.4: Phát triển dịch vụ Web ngữ nghĩa

Trong các ngôn ngữ biểu diễn ngữ nghĩa cho dịch vụ Web, OWL-S ra đờiđầu tiên và cũng là ngôn ngữ có nhiều dịch vụ được ứng dụng rộng rãi, khoảng1% dịch vụ Web được chú giải ngữ nghĩa, trong đó OWL-S chiếm 65%

1.2.6 Xây dựng một dịch vụ Web

Có 4 giai đoạn chính để xây dựng một dịch vụ Web là xây dựng, triểnkhai, tiến hành và quản lý, trong đó: