Báo cáo đồ án tốt nghiệp đại học Thầy giáo hướng dẫn: TS. Huỳnh Quyết Thắng Mục lục CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ OPEN AGENT ARCHITECTURE VÀ INTERFACE AGENT 9 MÔ HÌNH XÂY DỰNG GIAO DIỆN TƯƠNG TÁC VỚI INTERFACE AGENT 35 PHÁT TRIỂN INTERFACE AGENT TRÊN MÔI TRƯỜNG ỨNG DỤNG ĐỘC LẬP 63 PHÁT TRIỂN INTERFACE AGENT TRÊN MÔI TRƯỜNG ỨNG DỤNG PHÂN TÁN ÁP DỤNG CHO HỆ THỐNG BỆNH ÁN SỐ 93 Đánh giá kết quả nghiên cứu và hướng phát triển 118 PHỤ LỤC 122 S/v thực hiện: Đỗ Thanh Vũ Lớp Công nghệ phần mềm – K44 – CNTT Trang 1 / 132 Báo cáo đồ án tốt nghiệp đại học Thầy giáo hướng dẫn: TS. Huỳnh Quyết Thắng Lời giới thiệu Sự phát triển của công nghệ phần mềm đã làm thay đổi diện mạo của hầu hết các lĩnh vực của cuộc sống. Hầu hết các vấn đề của các lĩnh vực như quản lý hay các vấn đề có đặc thù công việc riêng đều có sự tham gia và trợ giúp của máy tính. Trên cơ sở đó, các hệ thống phần mềm ngày càng có những yêu cầu cao hơn về khả năng giải quyết các vấn đề phức tạp, đặc thù, phải xử lý một lượng thông tin lớn, đa dạng và được thu nhận theo các định dạng khác nhau. Đáp ứng các yêu cầu này là sự ra đời của các phần mềm máy tính tinh vi hơn, thông minh hơn nhưng cũng phức tạp và khó vận hành, đòi hỏi những hỗ trợ trong quá trình sử dụng. Sự ra đời của công nghệ lập trình hướng agent là sự kết hợp giữa các lĩnh vực nghiên cứu của trí tuệ nhân tạo và công nghệ lập trình hướng đối tượng tạo ra một hướng phát triển mới cho việc giải quyết các yêu cầu về các hệ thống phần mềm phức tạp. Công nghệ lập trình hướng agent cho phép tạo ra các hệ thống với một mức độ thông minh, linh hoạt và có khả năng hoạt động một cách tự chủ trong các môi trường phân tán. Ý tưởng việc xây dựng các hệ thống giao diện người dùng với sự tham gia trợ giúp của các agent được hình thành như một sự kết hợp giữa công nghệ lập trình hướng agent và các nghiên cứu trong lĩnh vực tương tác người máy. Sự kết hợp này tận dụng được khả năng hoạt động tự chủ của các agent trong việc xử lý các yêu cầu của người dùng nhằm nâng cao khả năng cộng tác của hệ thống với người dùng trong quá trình thực hiện một chương trình. Mục đích của đồ án này là nghiên cứu khả năng kết hợp xây dựng các agent trong việc tổ chức và quản lý giao diện của người dùng thông qua các tri thức được thu nhận trước, nhằm tạo ra một hệ thống giao diện phần mềm có tính hỗ trợ tốt hơn, cộng tác nhiều hơn nữa trong quá trình thao tác của người dùng Đây là một lĩnh vực nghiên cứu rộng, kết hợp của nhiều vấn đề thuộc về lý thuyết tương tác người máy, trí tuệ nhân tạo và công nghệ lập trình hướng agent. S/v thực hiện: Đỗ Thanh Vũ Lớp Công nghệ phần mềm – K44 – CNTT Trang 2 / 132 Báo cáo đồ án tốt nghiệp đại học Thầy giáo hướng dẫn: TS. Huỳnh Quyết Thắng Trong khoảng thời gian thực hiện giới hạn nên phạm vi nghiên cứu của đồ án này nhằm tập trung chủ yếu vào khía cạnh chính là nghiên cứu khả năng áp dụng mô hình agent vào công việc xây dựng giao diện và hỗ trợ cho người dùng hoàn thành công việc thông qua các mô hình đặc tả giao diện và đặc tả công việc. Với mục đích đó, nội dung và phạm vi của đồ án này tập trung nghiên cứu các vấn đề sau:  Nghiên cứu kiến trúc xây dựng hệ thống đa agent trong đó có sự tham gia của agent giao diện (hay Interface agent) trên giao diện người dùng. Mục đích là cung cấp một kiến trúc chung cộng tác giữa agent giao diện và các agent khác trong hệ thống. Nội dung này sẽ được đề cập trong chương 1.  Nghiên cứu mô hình xây dựng giao diện người dùng có sự tham gia của agent giao diện và các đặc tả. Nội dung này được đề cập trong chương 1 và chương 2.  Nghiên cứu mô hình xây dựng agent giao diện trên môi trường ứng dụng độc. Trong mô hình này, các đặc tả được xây dựng theo cấu trúc XML. Nội dung này được đề cập trong chương 3.  Nghiên cứu mô hình xây dựng agent giao diện trên môi trường ứng dụng phân tán và khả năng xây dựng mô hình dữ liệu cho các đặc tả theo cấu trúc ontology. Nội dung này được đề cập trong chương 4. S/v thực hiện: Đỗ Thanh Vũ Lớp Công nghệ phần mềm – K44 – CNTT Trang 3 / 132 Báo cáo đồ án tốt nghiệp đại học Thầy giáo hướng dẫn: TS. Huỳnh Quyết Thắng Danh mục hình vẽ Hình 1: Kiến trúc cơ bản của Open Agent Architecture 13 Hình 2: Kiến trúc hệ trợ giúp công tác văn phòng khai triển kiến trúc OAA 16 Hình 3: Hệ thống văn phòng tự động 21 Hình 4: Vị trí của Interface agent trong hệ thống xây dựng giao diện 29 Hình 5: Qui trình tạo giao diện với sự tham gia của agent 33 Hình 6: Qui trình xây dựng giao diện hướng tác vụ truyền thống 35 Hình 7: Qui trình xây dựng và điều khiển giao diện với Interface agent 40 Hình 8: Cộng tác giữa Interface agent và người dùng 47 Hình 9: Các Segment trong một hội thoại hướng chức năng của con người 49 S/v thực hiện: Đỗ Thanh Vũ Lớp Công nghệ phần mềm – K44 – CNTT Trang 4 / 132 Báo cáo đồ án tốt nghiệp đại học Thầy giáo hướng dẫn: TS. Huỳnh Quyết Thắng Hình 10: Vòng thay đổi trạng thái hội thoại và sinh đáp ứng 51 Hình 11: Biểu diễn trạng thái hội thoại 53 Hình 12: Mô hình xây dựng giao diện với sự tham gia của Interface agent và các thành phần đặc tả 65 Hình 13: Cây thành phần được cung cấp bởi Swing 81 Hình 14: Mô tả hoạt động của Interface agent 85 Hình 15: Cây công việc của chương trình mô phỏng 90 Hình 16: Mô hình thu nhận một tri thức công việc 91 Hình 17: Cây khái niệm cấu thành khái niệm bệnh án 94 Hình 18: Các pha tương ứng trong hệ thống bệnh án số 95 Hình 19: Kiến trúc hệ agent trong hệ thống bệnh án số 97 S/v thực hiện: Đỗ Thanh Vũ Lớp Công nghệ phần mềm – K44 – CNTT Trang 5 / 132 Báo cáo đồ án tốt nghiệp đại học Thầy giáo hướng dẫn: TS. Huỳnh Quyết Thắng Hình 20: Ví dụ về mô hình cấu trúc dữ liệu của RDF 102 Hình 21: Mô hình quan hệ OWL với lược đồ RDF và lược đồ XML 104 Hình 22: Mô hình kế thừa của các kiểu thành phần 107 Hình 23: Mô hình xây dựng giao diện người dùng trong hệ thống bệnh án số 114 Hình 24: Mô hình tiếp nhận yêu cầu của người dùng trong hệ thống bệnh án số 115 S/v thực hiện: Đỗ Thanh Vũ Lớp Công nghệ phần mềm – K44 – CNTT Trang 6 / 132 Báo cáo đồ án tốt nghiệp đại học Thầy giáo hướng dẫn: TS. Huỳnh Quyết Thắng Danh mục các từ viết tắt Viết tắt Từ gốc Ý nghĩa ACL Agent Communication Language Ngôn ngữ truyền thông agent API Application Programming Interface Giao diện lập trình ứng dụng AWT Abstract Windows Toolkit Bộ thư viện lập trình trên môi trường Windows của Java BATS Bridging Agents, Tasks, and Software Chương trình sử lý theo lô công việc tạo giao diện cho Interface agent COLLAGEN Collaborative Agent Thư viện cho xây dựng và phát triển hệ agent tương tác CSS Cascading Style Sheet Bảng định kiểu FTP File Transfer Protocol Giao thức truyền file GUI Graphic User Interface Giao diện người dùng đồ họa HCI Human Computer Interaction Tương tác người máy HTML Hyper Text Markup Language Ngôn ngữ định dạng siêu văn bản HTTP HyperText Transfer Protocol Giao thức truyền siêu văn bản IA Interface Agent Agent giao diện ICL Inter-agent Communication Language Ngôn ngữ truyền thông liên agent Jade Java Agent Development Framework Thư viện hỗ trợ xây dựng agent. JRE Java Runtime Enviroment Môi trường thực thi Java OAA Open Agent Architecture Kiến trúc hệ agent mở OWL Ontology Web Language Ngôn ngữ ontology cho ứng dụng Web RDF Resource Description Framework Chuẩn mô tả tài nguyên ontology Task UI Mapping Task and User Interface specification mapping Ánh xạ công việc và đặc tả giao diện người dùng. URI Uniform Resource Identifier Đường dẫn xác định nguồn tài nguyên. URL Uniform Resource Locator Đường dẫn chỉ định tài nguyên mạng VAMPIRE Visual Model-based Pick- and-place Interface Editor Trình soạn thảo các đặc tả giao diện và đặc tả công việc hướng chức năng. W3C World Wide Web Consortium Tổ chức quốc tế qui định các chuẩn cho Internet và Web S/v thực hiện: Đỗ Thanh Vũ Lớp Công nghệ phần mềm – K44 – CNTT Trang 7 / 132 Báo cáo đồ án tốt nghiệp đại học Thầy giáo hướng dẫn: TS. Huỳnh Quyết Thắng XML Extensible Markup Language Ngôn ngữ định dạng mở rộng XSL Extension Style Language Ngôn ngữ mô tả định kiểu mở rộng DOM Document Object Model Mô hình tài liệu XML hướng đối tượng SAX Simple API for XML Mô hình API đơn giản cho XML S/v thực hiện: Đỗ Thanh Vũ Lớp Công nghệ phần mềm – K44 – CNTT Trang 8 / 132 Báo cáo đồ án tốt nghiệp đại học Thầy giáo hướng dẫn: TS. Huỳnh Quyết Thắng CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ OPEN AGENT ARCHITECTURE VÀ INTERFACE AGENT 1.1 Tổng quan về Open Agent Architecture 1.1.1 Khái niệm Open Agent Architecture Open Agent Architecture (kiến trúc hệ agent mở, viết tắt là OAA) là một khung làm việc chung (hay framework) cho hệ liên (hay đa) agent mà trên đó một cộng đồng các agent phần mềm được phát triển trên nhiều ngôn ngữ, nhiều công cụ khác nhau, chạy trên các máy phân tán có thể cộng tác với nhau theo các nhiệm vụ đã được xác định cụ thể cho từng agent. Ý tưởng cơ bản và bao trùm của OAA là sự uỷ quyền. Sự uỷ quyền được thể hiện ở điểm là thay vì các agent trong hệ thống phải khai báo và mã hoá một cách cứng nhắc (hard-code) các khả năng của mình cũng như các tương tác với các agent khác trong hệ thống, các agent có thể mô tả các khả năng của mình, các tương tác của mình và khai báo nó với một agent đặc biệt trong hệ thống là Facilitator agent (agent điều phối). Facilitator agent sẽ phối hợp cộng đồng agent để thực hiện các công việc, cung cấp các dịch vụ như cơ chế song song, xử lý lỗi và phát hiện xung đột để mỗi agent ứng dụng không phải tự lo về những vấn đề đó. Mục tiêu của OAA dựa trên ý tưởng về một cộng đồng chung các agent hoạt động cùng với nhau để giải quyết các vấn đề của người sử dụng. Mặc dù về nguyên tắc, có thể tạo ra các agent đơn lẻ đóng vai trò tự thực hiện tất cả các nhiệm vụ được giao, nhưng điểm mạnh của công nghệ agent tốt nhất khi công việc được thực hiện thông qua rất nhiều agent “chuyên gia”. Trong framework OAA, phần lớn việc giải quyết yêu cầu từ phía người dùng được thực hiện bằng cách liên lạc hay kết nối nhiều agent lại với nhau. Tiếp theo là quá trình thu nhận các kết quả do các agent “chuyên gia” đó trả việc và điều khiển các giao tiếp trung gian giữa các agent tham gia trong hệ thống nếu cần. S/v thực hiện: Đỗ Thanh Vũ Lớp Công nghệ phần mềm – K44 – CNTT Trang 9 / 132 Báo cáo đồ án tốt nghiệp đại học Thầy giáo hướng dẫn: TS. Huỳnh Quyết Thắng 1.1.2 Các mục đích của thiết kế OAA Thuật ngữ “lập trình hướng agent” (agent-based programming) đã xuất hiện trong rất nhiều lĩnh vực kỹ thuật những năm gần đây. Trong framework OAA, các bộ phận (hay thường gọi là các module) phần mềm được lập trình theo công nghệ hướng agent. Các agent này được xem như những tiến trình độc lập có khả năng truyền thông và cộng tác với mỗi tiến trình khác trong một môi trường mạng mạng phân tán. Ta nhìn nhận các agent như các đối tượng phân tán vì ngôn ngữ truyền thông bậc cao của chúng và về khả năng hoạt động phân tác và cộng tác để hoàn thành một tính toán trái ngược lại với các đối tượng tính toán thụ động. Mặc dù khái niệm và mục đích của OAA đã được phát triển một cách chi tiết ở một số lĩnh vực khác nhau (như OAA Specification Report, OAA Definition Report), nhưng việc trình bày một cách tóm tắt một số mục đích thiết kế của kiến trúc này vẫn có ích cho những nghiên cứu sau này.  Khả năng phân tán (Distributedness): Cộng đồng các agent có thể gồm nhiều loại. Tính đa dạng về loại hình cho phép các agent chạy trên bất kì hệ nền nào mà chúng chọn, và bất kì ngôn ngữ lập trình nào để viết ra chúng. OAA cung cấp một tập các tiêu chuẩn cho phép các agent làm việc cùng với nhau trong các điều kiện đó. Ngoài ra, tính toán phân tán trên hệ thống mạng có tính chất mở hơn so với tính toán song song - tại đó có nhiều agent cùng làm việc, cùng cộng tác một phần hoặc hoàn toàn đến mọi khía cạnh của nhiệm vụ.  Khả năng thích ứng (Adaptability): Khi một số thành viên mới tham gia vào cộng đồng, hiệu quả chung của các tương tác giữa cộng đồng có thể thay đổi. Nếu một số agent tham gia các tiến trình cộng tác như những agent đến sau, các tương tác giữa các agent trong cộng đồng phải đủ linh hoạt để cho phép các agent mới hoạt động được trong môi trường tính toán. Một kiến trúc “Plug & Play” cho phép các hệ thống được xây dựng trên các agent đã tồn tại trêncộng đồng từ trước có thể dễ dàng chấp nhận và tận dụng các ưu điểm, các chức năng mới được bổ sung vào kiến trúc của một hay nhiều agent mới. S/v thực hiện: Đỗ Thanh Vũ Lớp Công nghệ phần mềm – K44 – CNTT Trang 10 / 132 [...]... đánh giá chung như sau:  Nghiên cứu về kiến trúc OAA, cho ta một mô hình xây dựng phần mềm với công nghệ lập trình hướng agent Công nghệ nghệ lập trình hướng agent cho ta một giải pháp cho việc xây dựng các hệ thống linh hoạt, có thể hoạt động một cách tự trị để hoàn thành công việc  Việc nghiên cứu ứng dụng công nghệ agent vào việc xây dựng hệ thống giao diện người dùng mở ra một hướng nghiên cứu. .. lượng lớn các thông tin và do đó việc trích rút các thông tin cần quan tâm sẽ rất khó khăn Người dùng cần trợ giúp trong việc lựa chọn các thông tin có liên quan Kỹ thuật lọc và thu thập thông tin cung cấp khả năng trợ giúp cho việc tìm kiếm các thông tin thích hợp, cũng như hỗ trợ cho người dùng trong việc định hướng các khối thông tin và lựa chọn các thông tin thích hợp với họ Công cụ lọc thông tin có... Quyết 1.1.6 So sánh OAA với các công nghệ tính toán phân tán Một đặc điểm rất quan trọng phân biệt OAA với các mô hình tính toán phân tán khác là mô hình tính toán ủy quyền Mô hình này cho phép người dùng và các agent phần mềm mô tả những yêu cầu bằng những công việc cần được làm mà không cần những đặc tả thêm các thông về ai, hệ thống nào sẽ thực hiện công việc đó và cách thức mà công việc đó được thực... vi của các nghiên cứu về giao diện thông minh như sau: Các lĩnh vực nghiên cứu giao diện thông minh kết hợp các nguyên tắc thiết kế và các công nghệ nhằm nâng cao hiệu quả tương tác người máy và các nguyên cứu trên giao diện thông minh trợ giúp cho việc mở rộng biên nghiên cứu của cả hai lĩnh vực này (Russel and Wefald's - 1998) Nếu sử dụng định nghĩa về các lĩnh vực nghiên cứu của giao diện thông minh... agent thông qua các khả năng:  Sinh giao diện người dùng theo các đặc tả giao diện  Tham gia hỗ trợ người dùng trong tương tác của người dùng với hệ thống giao diện ứng dụng S/v thực hiện: Đỗ Thanh Vũ Lớp Công nghệ phần mềm – K44 – CNTT Trang 34 / 132 Báo cáo đồ án tốt nghiệp đại học Thắng Thầy giáo hướng dẫn: TS Huỳnh Quyết MÔ HÌNH XÂY DỰNG GIAO DIỆN TƯƠNG TÁC VỚI INTERFACE AGENT 1.4 Qui trình xây. .. của người dùng Thông qua hình thức chuyên biệt hoá này, việc phân quyền người dùng có thể được thực hiện thông qua sự hỗ trợ của agent giao diện và các tri thức mà agent giao diện thu nhận được từ trước - Hỗ trợ cộng tác giữa agent và người dùng: theo nghĩa là các agent có thể thực hiện theo dõi các hành vi của người dùng với hệ thống từ đó đưa ra các hướng dẫn hay chuyển tới các giao diện một cách linh... của người dùng với toàn bộ hệ thống Agent giao diện có thể có các hoạt động hỗ trợ tốt hơn cho người dùng nhằm tạo ra một hệ thống giao diện tương tác thân thiện và đầy đủ  Giao tiếp của người dùng với hệ thống agent hoạt động trở thành giao tiếp của người dùng với agent giao diện Như vậy sẽ hình thành một hình thức chuyên biệt hoá các lĩnh vực xử lý giao tiếp giữa người dùng và hệ thống phần mềm Agent. .. Interface agent trong hệ thống giao diện người dùng mở ra khả năng xây dựng phương pháp giải quyết một số những vấn đề liên quan đến tương tác người máy như giao tiếp người dùng đa hình thức hay hệ thống hỗ trợ người dùng Nhiều ứng dụng được mở ra tận dụng công nghệ lập trình hướng agent trong việc xây dựng giao diện Trong các phần tiếp theo của báo cáo này sẽ trình bày một trong số các ứng dụng của... dựa trên các đặc tả đó và sử dụng một hay một số thư viện nào đó để xây dựng và vẽ ra giao diện này (Ví dụ một giao diện có thể sử dụng các thư viện Swing hay AWT của Java để tạo ra giao diện với sự hỗ trợ của một công cụ hỗ trợ xây dựng giao diện)  Giao diện nhận được có thể được kết hợp với các tiến trình chạy nền để tạo ra một màn hình ứng dụng Các tiến trình nền cần có một cơ chế giao tiếp và trao... màn hình sẽ viết các đặc tả màn hình Các đặc tả này có thể bao gồm: - Các hành động được thực hiện khi một thao tác được thực hiện - Sơ đồ chuyển đổi màn hình: mô tả mối quan hệ giữa các màn hình - Các ràng buộc trên các thành phần cấu thành màn hình: như các ràng buộc về định dạng dữ liệu được nhập trên các thành phần - Các thông báo cần thiết khi có các lỗi xảy ra  Sau quá trình đặc tả giao diện, các . chính là nghiên cứu khả năng áp dụng mô hình agent vào công việc xây dựng giao diện và hỗ trợ cho người dùng hoàn thành công việc thông qua các mô hình đặc tả giao diện và đặc tả công việc. Với. giao diện người dùng có sự tham gia của agent giao diện và các đặc tả. Nội dung này được đề cập trong chương 1 và chương 2.  Nghiên cứu mô hình xây dựng agent giao diện trên môi trường ứng dụng độc mô hình này, các đặc tả được xây dựng theo cấu trúc XML. Nội dung này được đề cập trong chương 3.  Nghiên cứu mô hình xây dựng agent giao diện trên môi trường ứng dụng phân tán và khả năng xây