TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG ************* TIỂU LUẬN Môn học: Web và các dịch vụ thế hệ mới Mã môn học: IT6210 Đề tài: TÌM HIỂU VỀ ONTOLOGY VÀ XÂY DỰNG ỨNG DỤNG QUẢN LÝ BÁN HÀNG NÔNG SẢN TRỰC TUYẾN Giảng viên hướng dẫn: TS. Phạm Huy Hoàng Nhóm học viên: Thịnh Thị Lan Điệp - CB120132 Nguyễn Thanh Tùng - CB120163 Lớp: Kỹ thuật máy tính và Truyền thông - 12BMTTT Hà Nội, 02/2013 MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU 4 I.TỔNG QUAN VỀ SEMANTIC WEB 5 1.1.Kiến trúc 5 1.2.Khung Mô tả Tài nguyên 7 1.3.Ontology 8 1.3.1.Khái niệm Ontology 8 1.3.2.Các kiểu kiến trúc của Ontology 8 1.3.3.Vai trò của Ontology 9 1.3.4.Các thành phần của Ontology 9 1.4.Ngôn ngữ OWL 9 II.XÂY DỰNG WEB SEMANTIC TRÊN PHẦN MỀM PROTÉGÉ 10 2.1.Đặc điểm của Protégé 10 2.2.Phương pháp xây dựng ontology 10 2.3.Thành phần OWL Ontology 11 2.3.1.Individual (thực thể) 11 2.4.2. Property (thuộc tính) 11 2.4.3. Class (Lớp) 12 III.XÂY DỰNG ỨNG DỤNG QUẢN LÝ BÁN HÀNG NÔNG SẢN 13 III.1.Mô tả bài toán 13 III.2.Kiến trúc chung của ứng dụng Semantic web 13 III.3.Quy trình xây dựng ứng dụng 14 III.4.Xây dựng ontology 14 III.4.1.Mô hình phân cấp lớp trong Ontology 15 III.4.2.Thực hiện xây dựng HignOnt 15 III.5.Thiết kế chương trình 16 Tìm hiểu về Ontology và xây dựng ứng dụng quản lý bán hàng nông sản trực tuyến III.5.1.Điền dữ liệu 16 III.5.2.Duyệt theo ngữ nghĩa 17 III.5.3.Tìm kiếm cơ bản 17 KẾT LUẬN 18 TÀI LIỆU THAM KHẢO 19 3 Tìm hiểu về Ontology và xây dựng ứng dụng quản lý bán hàng nông sản trực tuyến LỜI MỞ ĐẦU Công nghệ Web ngày càng đóng vai trò rất quan trong trong việc trao đổi thông tin giữa con người với nhau trên thế giới. Nó giúp chúng ta tiết kiệm được cả về thời gian cũng như tiền bạc so với cách cũ mà ta vẫn thường làm. Hiện nay việc cải tiến các công cụ phục vụ trong công nghệ web rất quan trọng và được nhiều cá nhân, tổ chức quan tâm. Với những thông tin có sẵn và tỉ lệ gia tăng người dùng hiện nay, có thể khẳng định rằng Web là một công nghệ thành công gây ấn tượng nhất. Hiện nay, Web thâm nhập vào hầu hết mọi lĩnh vực trong đời sống. Thành công của Web là dựa trên tính đơn giản, dễ hiểu của nó. Web 2.0 đã đạt được những thành tựu rất đáng kể trong việc nâng cao tính tương tác cũng như đẩy nhanh tốc độ xử lý đáp ứng yêu cầu của người dùng. Tuy nhiên trong xã hội thông tin đương đại nhu cầu của người dùng không dừng lại ở việc cải thiện tốc độ mà còn phải cải thiện chất lượng xử lý của trang web theo yêu cầu ngày càng nâng cao. Web 3.0 (Web Semantic) ra đời nhằm đáp ứng những yêu cầu về chất lượng đó. Với đặc điểm chính là nâng cao khả năng chia sẻ tài nguyên và tăng “sự hiểu biết” trong quá trình xử lý dữ liệu của máy tính. Web Semantic đã đi sâu vào phân tích và định hướng dữ liệu, đồng thời hỗ trợ phát triển ứng dụng Web Semantic trên nhiều lĩnh vực khác nhau.Một trong những lĩnh vực thế mạnh của Web Semantic là xử lý và tìm kiếm thông tin. Việc phân tích và định hướng nội dung lưu trữ cho phép chúng ta xây dựng những cơ sở dữ liệu phục vụ tìm kiếm chính xác hơn, tinh gọn hơn. Trong báo cáo này, nhóm đi vào tìm hiểu công nghệ Semantic web, trong đó đi sâu vào nghiên cứu thành phần quan trọng của công nghệ này đó là RDF và Ontology, từ đó đi xây dựng ứng dụng quản lý bán hàng nông sản trực tuyến. 4 Tìm hiểu về Ontology và xây dựng ứng dụng quản lý bán hàng nông sản trực tuyến I. TỔNG QUAN VỀ SEMANTIC WEB Semantic Web – Web ngữ nghĩa được phát triển bởi Tim- Berners Lee, cha đẻ của WWW, URIs, HTTP và HTML. Theo ông, ‘‘web ngữ nghĩa là sự mở rộng của web hiện tại, cho phép người dùng có thể truy tìm, phối hợp, sử dụng lại và trích lọc thông tin một cách dễ dàng và chính xác”. (Tim- Berners Lee, XML-2000). Khác với Web hiện hành, Semantic Web hướng tới đối tượng phục vụ chính của mình là máy, song nó vẫn kế thừa từ Web hiện hành và kết quả là tạo ra một môi trường làm việc cộng tác người máy trong khai thác thông tin trên Web. Để xây dựng hệ thống Web ngữ nghĩa thay thế cho World Wide Web hiện tại, các nhà nghiên cứu đang nỗ lực và tập trung nghiên cứu với ba hướng chính sau: - Chuẩn hoá các ngôn ngữ biểu diễn dữ liệu (XML) và siêu dữ liệu (RDF) trên Web. - Chuẩn hoá các ngôn ngữ biểu diễn Ontology cho Web có ngữ nghĩa. - Phát triển nâng cao Web có ngữ nghĩa. 1.1. Kiến trúc Hình 1: Kiến trúc phân tầng của Semantic Web được hoàn thiện năm 2006. 5 Tìm hiểu về Ontology và xây dựng ứng dụng quản lý bán hàng nông sản trực tuyến Như được mô tả trong Hình 1, các tầng của kiến trúc WebNN đã được quy chuẩn với các chuẩn đã được W3C đề xuất cũng như cộng đồng nghiên cứu WebNN thống nhất sử dụng trên thực tế (de facto). Theo đó, dữ liệu trong Web ngữ nghĩa dựa cơ sở trên XML, và được mô hình hoá bằng RDF. RDF cũng được chọn là chuẩn trao đổi dữ liệu trong Web ngữ nghĩa. Ngôn ngữ Ontology được chuẩn hoá là OWL dựa trên cơ sở của RDFS; trong khi đó, chuẩn ngôn ngữ cho các luật vẫn đang còn chưa đồng nhất được cho đến bây giờ. Bên cạnh đó, ngôn ngữ truy vấn SPARQL đã được sử dụng rộng rãi và là khuyến nghị của W3C, tuy nó chưa trở thành chuẩn thật sự. Ở ba tầng trên vẫn đang là những vấn đề cần được nghiên cứu trong tương lai. Trong suốt vài năm trở lại đây, các công nghệ liên quan đến Web ngữ nghĩa đã xuất hiện hoặc đã được hiệu chỉnh nhiều. Một trong những phần quan trọng của những tiến triển này là các ngôn ngữ phát triển ontology. Trong thời gian đầu, hàng loạt các ngôn ngữ đã đua nhau xuất hiện, tuy nhiên chúng đã ổn định thời gian gần đây với các chuẩn đã được chấp thuận. Tổ chức W3C đã làm việc tích cực để chuẩn hoá các chuẩn và đã phê chuẩn RDF và ngôn ngữ ontology OWL là hai chuẩn quan trọng nhất trong số các công nghệ WebNN. Điều này đã cung cấp một cơ sở vững chắc để triển khai các ứng dụng Web ngữ nghĩa trên diện rộng, cũng như làm đòn bẩy cho việc đưa WebNN từ nghiên cứu sang ứng dụng trong công nghiệp cũng như các chuẩn cho nó để xây dựng các thế hệ ứng dụng mới. Theo kiến trúc này Semantic Web được phân thành các tầng. Cụ thể mỗi tầng được miêu tả như sau: - Tầng URI, UNICODE Unicode: là một bảng mã chuẩn chung có đủ các ký tự để thống nhất sự giao tiếp trên tất cả các quốc gia. URI (Uniform Resource Identifier):là kí hiệu nhận dạng Web đơn giản. - Tầng XML XML – (eXtensible Markup Language) là ngôn ngữ đánh dấu mở rộng, cho phép người dùng có thể tùy ý thêm vào những thẻ theo yêu cầu của mình. - Tầng RDF RDF (Resource Description Framework): Khung mô tả tài nguyên - RDF được W3C giới thiệu để cung cấp một cú pháp chuẩn để tạo, thay đổi và sử dụng các chú thích trong Web ngữ ngh ĩ a. 6 Tìm hiểu về Ontology và xây dựng ứng dụng quản lý bán hàng nông sản trực tuyến - Tầng Ontology Ontology Vocabulary Bộ từ vựng ontology được xây dựng trên c ơ sở tầng RDF và RDFS, cung cấp biểu diễn ngữ nghĩa mềm dẻo cho tài nguyên web và có khả năng hỗ trợ lập luận. - Tầng Logic Việc biểu diễn các tài nguyên dưới dạng các bộ từ vựng ontology có mục đích là để máy có thể lập luận được. Mà cơ sở lập luận chủ yếu dựa vào logic. - Tầng Proof Tầng này đưa ra các luật để suy luận. Cụ thể từ các thông tin đã có ta có thể suy ra các thông tin m ớ i. - Tầng Trust Đảm bảo tính tin cậy của các ứng dụng trên Web ngữ ngh ĩ a. 1.2. Khung Mô tả Tài nguyên Khung mô tả tài nguyên (RDF) là một ngôn ngữ siêu dữ liệu để biểu diễn dữ liệu trên Web và cung cấp một mô hình để mô tả và tạo các mối quan hệ giữa các tài nguyên. RDF định nghĩa một nguồn tài nguyên (resource) như một đối tượng bất kỳ có khả năng xác định duy nhất bởi một URI. Các nguồn tài nguyên có các thuộc tính đi kèm. Các thuộc tính (predicate/property) được xác định bởi các kiểu thuộc tính và các kiểu thuộc tính có các giá trị tương ứng. Kiểu thuộc tính biểu diễn các mối quan hệ của các giá trị được kết hợp với các tài nguyên. Mô hình dữ liệu của RDF là các bộ ba (triple) gồm: (Chủ-thể, Thuộc-tính, Đối- tượng) - Chủ-thể (Subject): được xác định bởi URI cụ thể. - Thuộc-tính (Predicate): thuộc tính của siêu dữ liệu, cũng được xác định bởi một URI. - Đối-tượng (Object): giá trị của thuộc tính, có thể là một giá trị (literal) hoặc một URI. Ví dụ: Dữ liệu về tên họ của một cá nhân có mã số (ID) xác định. 7 Tìm hiểu về Ontology và xây dựng ứng dụng quản lý bán hàng nông sản trực tuyến Chủ-thể Thuộc-tính Đối-tượng http://www.hueuni.edu.vn/StaffID/123 4 ns:hasFullName Thinh Lan Diep Được biểu diễn như Hình 2: Hình 2: Đồ thị RDF biểu diễn ví dụ trên. 1.3. Ontology Thuật ngữ Ontology bắt nguồn từ triết học, nó được sử dụng như tên của một lĩnh vực nghiên cứu về sự tồn tại của tự nhiên, xác định các vật thể trong tự nhiên và làm thế nào để mô tả chúng. Chẳng hạn như quan sát thế giới thực, xác định các đối tượng và sau đó nhóm chúng lại thành các lớp trừu tượng dựa trên thuộc tính chung. Tuy nhiên, trong những năm gần đây, Ontology đã trở thành một thuật ngữ được biết đến nhiều trong lĩnh vực khoa học máy tính và có ý nghĩa khác xa so với nghĩa ban đầu của nó. Ontology được xem như là “linh hồn” của WebNN. Chúng giúp con người và máy có thể hợp tác, cùng nhau làm việc, giúp máy có thể “hiểu” và có khả năng xử lý thông tin hiệu quả 1.3.1. Khái ni ệ m Ontology Ontology cung cấp một bộ từ vựng chung dùng để mô tả mộ t lĩnh vực nghĩa là một loại đối tượng hay khái niệm hiện hữu, cùng với các thuộc tính và quan hệ giữa chúng và lời đặc tả cho nghĩa của những từ trong bộ từ vựng. 1.3.2. Các kiểu kiến trúc của Ontology Trong môi trường mở như Web, các ontology được phát triển và bảo trì một cách độc lập trong môi trường phân tán. Do đó hai hệ thống có thể sử dụng hai ontology khác nhau để mô tả cho hai domain tương t ự nhau, vấn đề này được gọi là không thống nhất ontology. Có ba k i ến t rúc cơ bản nhằm giải quyết vấn đề này, đó là: ontology đơn, đa on t o l ogy, và ontology phức h ợ p. 8 Tìm hiểu về Ontology và xây dựng ứng dụng quản lý bán hàng nông sản trực tuyến 1.3.3. Vai trò của Ontology - Chia sẻ sự hiểu biết chung giữa các ứng dụng và con ngư ời . - Cho phép sử dụng lại tri t hức. - Đưa ra các giả thiết rõ ràng về m i ền. - Phân tách tri thức lĩnh vực với tri thức thao t ác. - Phân tích tri thức lĩnh vực. Phân tích hình thức của các khái n i ệm, cần thiết cho việc tái sử dụng và mở rộng On t o l ogy. 1.3.4. Các thành phần của Ontology Các cá thể (Individuals): Các cá thể là các thành phần c ơ bản, nền tảng của một On t o l ogy. Các lớp (Classes): các lớp là các nhóm, tập hợp các đối tượng trừu tượng. Chúng có thể chứa các cá thể, các lớp khác, hay l à sự phối hợp của cả ha i . Các thuộc tính (Properties): các đối tượng trong Ontology có t hể được mô tả thông qua việc khai báo các thuộc tính của chúng. Mỗ i một thuộc tính đều có tên và giá trị của thuộc tính đó. Các t huộc tính được sử dụng để lưu trữ các thông tin mà đối tượng có thể có. Các mối quan hệ (Relation): Một mối quan hệ là một thuộc tí nh có giá trị là một đối tượng nào đó trong On t o l ogy. 1.4. Ngôn ngữ OWL OWL (The Web Ontology Language) là một ngôn ngữ gần như XML dùng để mô tả các hệ cơ sở tri thức. OWL là một ngôn ngữ đánh dấu dùng để xuất bản và chia sẻ dữ liệu trên Internet thông qua những mô h ì nh dữ liệu gọi là “Ontology”. OWL biểu diễn ý nghĩa của các thuật ngữ t rong các từ vựng và mối liên hệ giữa các thuật ngữ này để đảm bảo phù hợp v ới quá trình xử lý bởi các phần mềm. 9 Tìm hiểu về Ontology và xây dựng ứng dụng quản lý bán hàng nông sản trực tuyến II. XÂY DỰNG WEB SEMANTIC TRÊN PHẦN MỀM PROTÉGÉ Protégé là bộ phần mềm mã nguồn mở Java nổi tiếng. Protégé được nghiên cứu và phát triển từ năm 1998 bởi nhóm nghiên cứu của Mark Musen, ĐH. Stanford. 2.1. Đặc điểm của Protégé Chức năng nổi bật nhất của phần mềm này là cho phép người dùng sử dụng tạo ra các ontology để phát triển Web Semantic theo đúng chuẩn của ngôn ngữ W3C OWL. Protégé có hai phiên bản OWL và API. Các đối tượng xây dựng chính của Protégé là: - Classes – tổ chức các quan hệ tham chiếu và các kiểu thực thi. - Axioms – mô hình câu lệnh đúng. - Instances – các thể hiện, các thành phần của đối tượng. - Domain – giới hạn của ontology. - Vocabulary – các lớp và khai báo. 2.2. Phương pháp xây dựng ontology Dựa trên các bước xây dựng ontology của Noy và McGuinness ta có sự tinh gọn công việc trong mỗi bước như sau: - Bước 1. Xác định mục đích phát triển ontology. - Bước 2. Nắm bắt kỹ thuật xây dựng ontology: Bước này gồm ba giai đoạn như sau: + Xác định phạm vi của ontology + Chọn phương thức nắm bắt ontology + Định nghĩa các khái niệm trong ontology - Bước 3. Xem xét sử dụng lại các ontology đang tồn tại. - Bước 4. Mã hoá ontology Lựa chọn trình biên tập ontology dựa trên các yêu cầu của lĩnh vực và chức năng của ontology. Mã hóa ontology là tiến trình lặp, gồm các bước con sau: 10 [...]... này bao quanh chủ đề về nông sản Ngoài bộ từ vựng, Ontology còn cung cấp các ràng buộc Giai đoạn 2: Xây dựng ứng dụng III.4 Xây dựng ontology Ontology là nền tảng để xây dựng dữ liệu cho ứng dụng Dữ liệu trên ontology có thể là nội dung thông tin cũng có thể là liên kết đến các ontology khác có chung kết nối 14 Tìm hiểu về Ontology và xây dựng ứng dụng quản lý bán hàng nông sản trực tuyến III.4.1 Mô hình... metadata về lớp, thuộc tính hay thực thể khác thuộc 2 kiểu trên 2.4.3 Class (Lớp) - Lớp OWL là một bộ những thực thể, các thực thể được mô tả logic để định nghĩa các đối tượng của lớp - Lớp được xây dựng theo cấu trúc phân cấp cha-con như là một sự phân loại các đối tượng 12 Tìm hiểu về Ontology và xây dựng ứng dụng quản lý bán hàng nông sản trực tuyến III XÂY DỰNG ỨNG DỤNG QUẢN LÝ BÁN HÀNG NÔNG SẢN III.1... kết quả 17 Tìm hiểu về Ontology và xây dựng ứng dụng quản lý bán hàng nông sản trực tuyến KẾT LUẬN Qua quá trình học và tìm hiểu môn web nghữ nghĩa, có thể nhận thầy đặc điểm chính của Web Semantic là nâng cao khả năng chia sẻ tài nguyên và tăng “sự hiểu biết” trong quá trình xử lý dữ liệu của máy tính Web Semantic đã đi sâu vào phân tích và định hướng dữ liệu, đồng thời hỗ trợ phát triển ứng dụng Web... toán Mua hàng trực tuyến đang ngày càng phát triển và phổ biến ở Việt Nam, nhờ thành tựu của khoa học kỹ thuật mà việc mua bán ngày càng trở nên dễ dàng hơn Sau đây nhóm xin đi vào tìm hiểu việc xây dựng một ứng dụng hỗ trợ mua bán nông sản trực tuyến sử dụng web ngữ nghĩa, để một sản phẩm từ nơi sản xuất đến thẳng tay người tiêu dùng mà không qua các đại lý trung gian nhằm đảm bảo chất lượng tốt và giá... ontology như class, properties, individuals sẽ được xem xét và điền đầy thông tin một cách càng cụ thể thì khả năng khai thác về sau sẽ càng thuận tiện • Các lớp chính trong ontology quản lý bán hàng nông sản Lớp Duyet_tim_san_pham Lớp Them_san_pham_vao_gio_hang Lớp Kiem_tra_gio_hang Lớp thanh_toan_don_hang Lớp Thong_tin_van_chuyen • Thuộc tính 15 Tìm hiểu về Ontology và xây dựng ứng dụng quản lý bán. .. như sau: 13 Tìm hiểu về Ontology và xây dựng ứng dụng quản lý bán hàng nông sản trực tuyến Gửi yêu cầu Nhận kết quả Web Browser Search Ontolog y OWLDotNetA PI/SPARQL Metadata Hình 3: Mô hình ứng dụng tìm kiếm ngữ nghĩa thông tin - Web Browser : đóng vai trò giao tiếp với người dung - Search Engine: Đây là chức năng chính của chương trình thực hiện các thao tác sau:  Tổ chức lưu trữ Ontology và theo các... chiều Thuật toán tiến hành như sau: - Mở tệp tin chứa ontology - Đọc tất cả các Properties có khai báo SymmetricProperty hoặc đưa vào danh sách đối chiếu - Duyệt qua tất cả các đỉnh của ontology + Nếu một đỉnh có chứa quan hệ cần điền đầy theo danh sách đối chiếu ở trên (B1) 16 Tìm hiểu về Ontology và xây dựng ứng dụng quản lý bán hàng nông sản trực tuyến ++ Điền thông tin quan hệ ngược lại ++ Quay lại.. .Tìm hiểu về Ontology và xây dựng ứng dụng quản lý bán hàng nông sản trực tuyến + Mã hóa ontology tổng quát + Định nghĩa lớp + Sắp xếp các lớp theo cây phân cấp + Định nghĩa thuộc tính và mô tả giá trị của thuộc tính - Bước 5 Cải tiến ontology Bao gồm hai giai đoạn: Cải tiến mã hóa bên trong (intra-coding): cải tiến trong... trong Ontology Tiến hành xây dựng các đối tượng được phân chia thành các lớp, các cá thể và các mối quan hệ Trong ontology này tất cả các thông tin về nông sản sẽ được phân rã và lưu trữ dưới các dạng khác nhau Sau đây là mô hình phân cấp lớp trong ứng dụng: III.4.2 Thực hiện xây dựng HignOnt Vấn đề xây dựng ontology tương tự như cách người dùng nhập dữ liệu vào cơ sở dữ liệu Ở đây, tất cả dữ liệu và. .. hai thực thể với nhau - Thuộc tính có có khả năng đảo ngược với nhau * Property có 4 loại: +Functional: Một thực thể chỉ liên quan nhiều nhất đến một thực thể khác 11 Tìm hiểu về Ontology và xây dựng ứng dụng quản lý bán hàng nông sản trực tuyến + Inverse Functional: Thuộc tính đảo ngược của Functional + Transitive: Thực thể a quan hệ với thực thể b, thực thể b quan hệ với thực thể c -> thực thể a quan . xây dựng theo cấu trúc phân cấp cha-con như là một sự phân loại các đối tượng. 12 Tìm hiểu về Ontology và xây dựng ứng dụng quản lý bán hàng nông sản trực tuyến III. XÂY DỰNG ỨNG DỤNG QUẢN LÝ BÁN. on t o l ogy, và ontology phức h ợ p. 8 Tìm hiểu về Ontology và xây dựng ứng dụng quản lý bán hàng nông sản trực tuyến 1.3.3. Vai trò của Ontology - Chia sẻ sự hiểu biết chung giữa các ứng dụng và con. ngh ĩ a. 6 Tìm hiểu về Ontology và xây dựng ứng dụng quản lý bán hàng nông sản trực tuyến - Tầng Ontology Ontology Vocabulary Bộ từ vựng ontology được xây dựng trên c ơ sở tầng RDF và RDFS, cung