Tiểu luận môn biểu diễn tri thức và suy luận TÌM HIỂU VỀ SEMANTIC GRID

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM
ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
  
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
BIỂU DIỄN TRI THỨC VÀ ỨNG DỤNG
ĐỀ TÀI
TÌM HIỂU VỀ
SEMANTIC GRID
Giảng viên: PGS.TS. Đỗ Văn Nhơn
Học viên: Nguyễn Thường Kiệt - CH1301019
Tp. HCM, ngày 26 tháng 03 năm 2014
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: Biểu Diễn Tri Thức & Ứng Dụng
Mục Lục
  
2
2
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: Biểu Diễn Tri Thức & Ứng Dụng
I. Giới thiệu
Grid ra đời nhằm hỗ trợ việc chia sẻ tài nguyên một cách an toàn, linh họat và có
tổ chức .
Cộng đồng Grid đã phát triển một kiến trúc chung cho các hệ thống Grid, gọi là
OGSA (Kiến trúc Grid huớng dịch vụ mở). Kiến trúc này đã giải quyết nhu cầu chuẩn
hóa Grid bằng cách định nghĩa một tập cách chức năng và hành vi của một hệ thống
Grid.
Một hệ thống Grid muốn họat động phải dựa trên sự am hiểu về các tài nguyên
hiện có trong hệ thống, các khả năng, cách phối hợp và khai thác các tài nguyên đó.
Hệ thống Grid và các ứng dụng hổ trợ Grid sẽ sử dụng các metadata dùng để mô tả
thông tin của tài nguyên Grid một cách thông minh.
Trong các hệ thống Grid hiện thời, các metadata này đuợc quản lý một cách rất
phức tạp, không tuờng minh, nằm ẩn sâu trong thư viện mã của Grid. Điều này dẫn
đến việc khó chia sẻ tài nguyên giữa các hệ thống Grid với nhau.

Hệ thống Grid ngữ nghĩa ra đời nhằm cung cấp thông tin giàu ngữ nghĩa cho các
tài nguyên của Grid, giúp xây dựng các dịch vụ Grid thông minh hơn và giúp việc chia
sẻ tài nguyên giữa các hệ thống Grid trở nên dễ dàng .
Gird ngữ nghĩa là sự mở rộng của Grid hiện tại trong đó thông tin và dịch vụ
được cung cấp nghĩa được định nghĩa tốt ( well-defined meaning) thông qua các mô tả
mà máy tính có thể xử lý được, cho phép chúng được sử dụng bởi con người và máy để
con người và máy làm việc cộng tác với nhau
Grid ngữ nghĩa chủ yếu dựa vào công nghệ Web ngữ nghĩa trước đó, đồng thời nó
tuân thủ theo mô hình S-OGSA (mở rộng từ OGSA) để thiết kế các thành phần và ứng
dụng ngữ nghĩa. Phần II sẽ trình bày công nghệ Web ngữ nghĩa, phần III trình bày mô
hình S-OGSA và cuối cùng sẽ là một vài hiện thực của Grid ngữ nghĩa ở phần IV.
3
3
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: Biểu Diễn Tri Thức & Ứng Dụng
II. Web có ngữ nghĩa
World Wide Web, gọi tắt là Web hay WWW, được phát minh và đưa vào sử dụng
vào khoảng năm 1990,1991 bởi viện sĩ Viện Hàn lâm Anh Tim Berners-Lee. Từ đó
đến nay nó đã phát triển một cách rộng khắp và trở thành một dịch vụ không thể thiếu
trên Internet. Ban đầu nó đơn thuần chỉ là dịch vụ chia sẽ thông tin nhưng ngày nay nó
dần dần tiến tới một kỹ nguyên mới với khái niệm Web 2.0, cho phép người dùng có
thể sửa đổi thông tin trực tiếp mà không phải thông qua quyền quản trị, giúp cho con
người trên mọi vùng lãnh thổ tiến lại gần nhau hơn.
Tuy nhiên vấn đề của Web hiện tại là thông tin được biểu diễn dưới dạng văn bản
thô mà chỉ con người mới có thể đọc hiểu được. Điều này thúc đẩy sự ra đời của ý
tưởng Web có ngữ nghĩa (Semantic Web), một thế hệ mới của Web, mà theo Tim
Berners-Lee nó là sự mở rộng của Web hiện tại mà trong đó thông tin được định nghĩa
rõ ràng sao cho con người và máy tính có thể cùng làm việc với nhau một cách hiệu
quả hơn.
Mục tiêu của Web có ngữ nghĩa là phát triển các chuẩn chung và công nghệ cho
phép máy tính hiểu được nhiều hơn thông tin trên Web nhằm hổ trợ tốt hơn trong việc

khám phá thông tin, tích hợp dữ liệu và tự động hóa các công việc. Phần tiếp theo sẽ
trình bày các khái niệm và công nghệ liên quan đến Web có ngữ nghĩa.
II.1. Siêu dữ liệu và vấn đề biểu diễn siêu dữ liệu
Siêu dữ liệu trong ngữ cảnh của Web có ngữ nghĩa là các dữ liệu dùng để mô tả
nội dung của trang Web, cho phép máy tính có thể hiểu và xử lý tự động được.Có thể
nói siêu dữ liệu là khái niệm đầu tiên và quan trong nhất của Web có ngữ nghĩa.
Một vấn đề được các nhà khoa học quan tâm nhất và cũng là nền tảng nhất của
Web có ngữ nghĩa là làm thế nào để nhúng ngữ nghĩa vào các tài liệu web mà hiện nay
được viết bằng ngôn ngữ HTML và chỉ có con người mới đọc hiểu được. Hơn nữa việc
nhúng ngữ nghĩa này phải được thực hiện một cách tự động để có thể chuyển đổi hàng
tỷ các tài liệu web đang có trên World Wide Web thành các trang web có ngữ nghĩa
tương ứng. Đó là một thách thức rất lớn mà cho đến nay vẫn chưa thể thực hiện được.
4
4
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: Biểu Diễn Tri Thức & Ứng Dụng
Một thách thức khác liên quan đến vấn đề biểu diễn siêu dữ liệu là làm sao để
người sử dụng chấp nhận một chuẩn công nghệ mới (ví dụ như RDF, RDFS, ) khi viết
tài liệu web vì từ lâu họ đã quen với việc sử dụng HTML và các công cụ liên quan.
II.2. Ontologies
Trong ngữ cảnh của Web có ngữ nghĩa, Ontology được định nghĩa như là một
mô hình dữ liệu biểu diễn một lĩnh vực nào đó, các khái niệm trong lĩnh vực và các
mối quan hệ giữa chúng. Hiện nay, các ngôn ngữ ontology quan trọng nhất bao gồm:
XML, XML Namespace, XML Schema, RDF, RDF Schema và OWL.
II.2.1. XML
XML (Extensible Markup Language) là ngôn ngữ đánh dấu mở rộng được phát
triển dựa trên tính đơn giản, dễ sử dụng của ngôn ngữ HTML nhưng cho phép định
nghĩa các thẻ (tab) theo nhu cầu sử dụng để mô tả các tài liệu có cấu trúc mà ngôn ngữ
HTML không làm được. XML được thiết kế để cho phép máy tính có thể trao đổi tài
liệu với nhau thông qua Web mà không làm mất đi ý nghĩa của dữ liệu.
Một tài liệu XML bao gồm một tập các cặp thẻ (tab) được lồng vào nhau. Mỗi thẻ

có một cặp các thuộc tính và giá trị. Ví dụ:
<Students>
<name>Nguyễn Thanh Vũ</name>
<age>29</age>
</ Students>
Cấu trúc của một tài liệu XML:
- Một tài liệu XML có thể được chia thành hai phần chính, mỗi phần có thể có
các thành phần theo quy định khác nhau:
5
5
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: Biểu Diễn Tri Thức & Ứng Dụng
o Phần Prolog: chứa các khai báo cho tài liệu XML. Phần này có thể chứa các
định đạng như: Các chỉ thị xử lý, định nghĩa kiểu cho tài liệu, chú thích,
phiên bản đang sử dụng, cách thức mã hóa dữ liệu, báo cáo các chỉ thị xử lý
cho ứng dụng.Ví dụ
<?xml version=”1.0” encoding=”UTF-8” standalone=”no” ?>
o Phần thân: chứa nội dung dữ liệu, bao gồm một hay nhiều phần tử, mỗi phần
tử được chứa trong một cặp thẻ. Phần tử đầu tiên của tài liệu được gọi là
phần tử gốc (root element).
- Một tài liệu XML được coi là hợp khuôn dạng (well-form) nếu nó tuân thủ các
quy tắc sau:
o Các khai báo XML cần được đặt tại dòng đầu tiên của tài liệu, chẳng hạn
như khai báo phiên bản hay các chỉ thị xử lý XML.
o Mỗi tài liệu XML chỉ có một thành phần gốc (root) chứa mọi thành phần
khác trong tài liệu. Các thành phần có thể đứng trước phần tử gốc là chú
thích, chỉ thị xử lý và định nghĩa DTD (nếu khai báo ở phần khởi đầu của tài
liệu).
o Mỗi phần tử của tài liệu phải được nằm trong một cặp thẻ. Nếu là phần tử
rỗng thì thẻ phải được kết thúc bằng "/>". Ví dụ: "<image/>"
o Các thành phần trong tài liệu XML (khác thành phần gốc) đều nằm giữa cặp

thẻ gốc và phải lồng nhau một cách hợp lý, tức là không có thành phần phủ,
tập hợp thẻ này không được phép chồng lên thẻ kia, mỗi tập trong phải nằm
trong tập hợp lớn hơn kế tiếp.
o Các cặp thẻ phải được viết chính xác như nhau kể cả chữ hoa hay chữ
thường.
o Các giá trị của các thuộc tính đều phải nằm giữa hai ngoặc kép. Ví dụ:
hide=true là không hợp lệ, mà phải là hide="true".
6
6
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: Biểu Diễn Tri Thức & Ứng Dụng
II.2.2. XML Namespace
XML Namespace là một đặc tính quan trọng của XML. Nó cho phép giải quyết
các vấn đề liên quan đến việc xung đột tên các phần tử. Chúng ta xem ví dụ dưới đây
<?xml version="1.0"?>
<BookOrder OrderNo="1234">
<OrderDate>2001-01-01</OrderDate>
<Customer>
<Title>Mr.</Title>
<FirstName>Vũ</FirstName>
<LastName>Nguyễn</LastName>
</Customer>
<Book>
<Title>Grid computing</Title>
<Author>Foster</Author>
</Book>
</BookOrder>
Phần tử <Title> xuất hiện 2 lần trong tài liệu XML ở ví dụ trên ,lần thứ nhất nó ám
chỉ danh hiệu (Mr, Mss, ) của một người, lần thứ hai nó ám chỉ tựa đề của một quyển
sách. Đó là sự nhập nhằng về tên. W3C giải quyết sự nhập nhằng ấy bằng cách đưa ra
khái niệm XML namespace. Một XML namespace, thông thường là một URI, xác định

7
7
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: Biểu Diễn Tri Thức & Ứng Dụng
duy nhất một tài nguyên trên Internet. Áp dụng XML namespace vào ví dụ ở trên, ta
được:
<?xml version="1.0"?>
<BookOrder OrderNo="1234">
<OrderDate>2001-01-01</OrderDate>
<Customer xmlns=" /> <Title>Mr.</Title>
<FirstName>Vũ</FirstName>
<LastName>Nguyễn</LastName>
</Customer>
<Book xmlns=" /> <Title>Grid Computing</Title>
<Author>Foster</Author>
</Book>
</BookOrder>
Ta đã tránh được sự nhập nhằng về tên vì bên trong Customer thì dùng namespace
và bên trong Book thì dùng namespace
/>Một cách giải quyết khác là khai báo chữ viết tắt cho các namespaces ngay ở đầu
tài liệu. Sau đó bên trong tài liệu ta sẽ prefix các Element cần xác nhận namespace
bằng chữ viết tắt của namespace đó. Ví dụ như sau:
8
8
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: Biểu Diễn Tri Thức & Ứng Dụng
<?xml version="1.0"?>
<BookOrder xmlns="
xmlns:cust="
xmlns:book=" OrderNo="1234">
<OrderDate>2001-01-01</OrderDate>
<cust:Customer>

<cust:Title>Mr.</cust:Title>
<cust:FirstName>Vũ</cust:FirstName>
<cust:LastName>Nguyễn</cust:LastName>
</cust:Customer>
<book:Book>
<book:Title> Grid Computing </book:Title>
<book:Author>Foster</book:Author>
</book:Book>
</BookOrder>
Trong tài liệu XML ở trên ta dùng 3 namespaces:
(namespace mặc định),
(viết tắt là cust),
(viết tắt là book).

9
9
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: Biểu Diễn Tri Thức & Ứng Dụng
Các phần tử không có prefix (tức là không có chữ tắt đứng trước) như BookOrder,
OrderNo, và OrderDate, được coi như thuộc về namespace mặc định.
II.2.3. XML Schema
XML Schema là một ngôn ngữ được dùng để định nghĩa cấu trúc của một tài
liệu XML như là phần tử nào xuất hiện trong tài liệu, quan hệ cha con giữa các phần
tử, kiểu dữ liệu của các phần tử, XML Schema sử dụng cú pháp của ngôn ngữ XML
và được xem như một sự thay thế cho DTD (Document Type Definition) đã lỗi thời và
khó sử dụng.
XML Schema mở đầu bằng khai báo theo chuẩn XML, tiếp theo dùng tiếp đầu
ngữ xsd: để khai báo không gian tên XML Schema, theo cú pháp sau:
<?xml version = “1.0” ?>
<xsd:schema xmlns:xsd = http : // www.w3.org/1999/XMLSchema>
…………

</xsd:schema>
II.2.4. RDF
Có thể nói rằng RDF (Resource Description Framework) chính là nền tảng và
là linh hồn của Web có ngữ nghĩa. RDF là một ngôn ngữ được dùng để mô tả
thông tin về những tài nguyên trên Web và mô tả ngữ nghĩa của những thộng tin
ấy theo cách mà máy có thể hiểu được. RDF thích hợp trong những ứng dụng mà
ở đó thông tin cần được xử lý bởi máy tính chứ không phải con người. RDF cung
cấp một framework chung cho việc biểu diễn thông tin này vì thế nó có thể được
trao đổi giữa các ứng dụng mà không làm mất đi ý nghĩa của thông tin. RDF mô tả
tài nguyên trên Web thông qua URI (Uniform Resource Identifier).
10
10
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: Biểu Diễn Tri Thức & Ứng Dụng
Trong RDF, thông tin được thể hiện bởi bộ ba subject - predicate – object hay
(Subject,Predicate,Object). Ví dụ phát biểu “Joe Smith has homepage
sẽ được biểu diễn dưới dạng bộ ba như sau (“Joe
Smith”,”has homepage”,” Các bộ ba này có thể
được biểu diễn dưới dạng đồ thị, gọi là đồ thị RDF (RDF Graph). Tất cả các phần
tử trong bộ ba là các tài nguyên được xác định duy nhất bởi các URI, riêng thành
phần object, nó có thể là URI , là hằng chuỗi hoặc là một con số. Ta biểu diễn phát
biểu “Joe Smith has homepage bằng đồ thị RDF
như Hình 1.
Hình 1: Mô tả việc biểu diễn thông tin đơn giản bằng bộ ba Subject- Predicate –
Object.
Tài nguyên thứ nhất mô tả
thông tin cho subject, “Joe Smith”. Tài nguyên thứ hai
mô tả thông tin cho predicate, “has
homepage” và tài nguyên thứ ba là mô tả thông tin
cho object, “ />Cú pháp chính qui cho RDF là RDF/XML. Nó là sự kết hợp giữa cú pháp của
ngôn ngữ XML và khả năng mô tả tài nguyên thông qua các URI của RDF. Giữa

RDF/XML và đồ thị RDF có sự tương đương 1:1. Ví dụ, để biểu diễn đồ thị RDF
ở hình 2, ta dùng cú pháp của RDF/XML như sau:
11
11
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: Biểu Diễn Tri Thức & Ứng Dụng
<rdf:RDF>
xmlns:rdf=" /> xmlns:foaf=" /> xmlns=" /> <foaf:Person rdf:about=
" /> <foaf:mbox rdf:resource="mailto:"/>
<foaf:homepage
rdf:resource=" /> <foaf:family_name>Smith</foaf:family_name>
<foaf:givenname>Joe</foaf:givenname>
</foaf:Person>
</rdf:RDF>
12
12
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: Biểu Diễn Tri Thức & Ứng Dụng
Hình 2: Đồ thị RDF mô tả Joe Smith
II.2.5. RDF Schema
RDF Schema (RDFS) là sự mở rộng của RDF để cho phép mô tả sự phân loại
của các lớp (classes) và các thuộc tính (properties). RDF Schema định nghĩa các
classes và properties để mô tả các classes, properties và các tài nguyên khác.Nó cũng
có thể xem như là một sự mở rộng ngữ nghĩa của RDF để cung cấp những cơ chế cho
phép mô tả các nhóm của các tài nguyên liên quan và mối quan hệ giữa các tài nguyên
này.
Trong RDFS, classes là một nhóm các tài nguyên có liên quan với nhau. Bảng ở
Hình 3 liệt kê danh sách các classes trong RDFS
Element Class of

rdfs:subClassO
f

rdf:type
rdfs:Resource all resources rdfs:Resource rdfs:Class
rdfs:Class all classes rdfs:Resource rdfs:Class
rdfs:Literal literal values rdfs:Resource rdfs:Class
rdfs:Datatype datatypes rdfs:Class rdfs:Class
rdf:XMLLiteral XML literal values rdfs:Literal
13
13
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: Biểu Diễn Tri Thức & Ứng Dụng
rdfs:Datatype
rdf:Property properties rdfs:Resource rdfs:Class
rdf:Statement statements rdfs:Resource rdfs:Class
rdf:List lists rdfs:Resource rdfs:Class
rdfs:Container containers rdfs:Resource rdfs:Class
rdf:Bag unordered containers rdfs:Container rdfs:Class
rdf:Seq ordered containers rdfs:Container rdfs:Class
rdf:Alt
containers of
alternatives
rdfs:Container rdfs:Class
rdfs:Container
MembershipPropert
y
rdf:_1 Properties
expressing
membership
rdf:Property rdfs:Class
Hình 3: RDFS classes
Properties trong RDFS chính là quan hệ giữa các Subjects và Objects trong
RDF. Danh sách các properties được liệt trong trong bảng ở Hình 4.

Element Relates rdfs:domain
rdfs:ran
ge
rdfs:range restricts subjects rdf:Property
rdfs:Clas
s
rdfs:domain restricts objects rdf:Property
rdfs:Clas
s
rdf:type instance of rdfs:Resource
rdfs:Clas
s
rdfs:subClassOf subclass of rdfs:Class
rdfs:Clas
s
rdfs:subPropertyO
f subproperty of rdf:Property
rdf:Prop
erty
rdfs:label human readable label rdfs:Resource rdfs:Lite
14
14
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: Biểu Diễn Tri Thức & Ứng Dụng
ral
rdfs:comment
human readable
comment
rdfs:Resourc
e
rdfs:Lite

ral
rdfs:member
container
membership rdfs:Resource
rdfs:Res
ource
rdf:first First element rdf:List
rdfs:Res
ource
rdf:rest rest of list rdf:List rdf:List
rdf:_1, rdf:_2,
container
membership
rdfs:Containe
r
rdfs:Res
ource
rdfs:seeAlso further information rdfs:Resource
rdfs:Res
ource
rdfs:isDefinedBy definition rdfs:Resource
rdfs:Res
ource
rdf:value For structured values rdfs:Resource
rdfs:Res
ource
rdf:object object of statement rdf:Statement
rdfs:Res
ource
rdf:predicate

predicate of
statement rdf:Statement
rdfs:Res
ource
rdf:subject
subject of of
statement rdf:Statement
rdfs:Res
ource
Hình 4: RDFS Properties
II.2.6. OWL
OWL ( Web Ontology Language) là một sự mở rộng từ RDF và RDFS. Mục đích
chính của OWL là đưa khả năng suy luận vào Web có ngữ nghĩa. OLW có ba loại:
OWL Lite, OWL DL và OWL Full. Mỗi loại OWL sẽ có những đặc tính riêng và do đó
sẽ phù hợp trong ngữ cảnh của một ứng dụng nào đó.
15
15
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: Biểu Diễn Tri Thức & Ứng Dụng
16
16
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: Biểu Diễn Tri Thức & Ứng Dụng
III. Mô hình S-OGSA
III.1. Kiến trúc Grid huớng dịch vụ mở (OGSA)
OGSA định nghĩa một tập những chức năng, dịch vụ và hành vi cở bản của một hệ
thống Grid .Các chức năng này bao gồm : Các dịch vụ cở sở hạ tầng , dịch vụ về dữ
liệu , dịch vụ quản lý tài nguyên , dịch vụ quản lý việc thực thi , dịch vụ bảo mật , dịch
vụ tự quản lý , dịch vụ thông tin .
Hình 5.Kiến trúc của Grid Ngữ Nghĩa
17
17

ĐỒ ÁN MÔN HỌC: Biểu Diễn Tri Thức & Ứng Dụng
Kiến trúc OGSA là một mô hình kiến trúc 3 lớp (3-tiers) .Lớp cơ sở gồm các dịch
vụ cơ sở hạ tầng đuợc ảo hóa thông qua các webservice .Lớp giữa bao gồm các dịch
vụ lõi đuợc gọi là Grid Middleware . Lớp trên cùng là lớp các ứng dụng Grid . Lớp
ứng dụng sẽ sử dụng các dịch vụ của lớp Middleware để xây dựng các chức năng cho
nguời sử dụng .
III.3. Nguyên lý thiết kế kiến trúc tham khảo cho hệ thống Grid Ngữ Nghĩa
Kiến trúc của Grid Ngữ Nghĩa đuợc thiết kế dựa trên 6 nguyên lý sau :
Tính tinh giản của các thành phần kiến trúc: kiến trúc Grid mới cần phải đủ độ
tinh giản cần thiết để giảm thiểu những ảnh huởng lên kiến trúc Grid và các công cụ
truyền thống
Tính có thể mở rộng của framework: định nghĩa một kiến trúc có thể mở rộng
và tùy biến thay vì định nghĩa một kiến trúc đầy đủ và tổng quát .
Tính thống nhất của cơ chế: Grid Ngữ nghĩa cũng là Grid , vì thế tất cả các thực
thể của Grid Ngữ Nghĩa cũng đều có tính chất giống như các thực thể của Grid thông
thuờng, các tính chất đó là :
- Các tài nguyên của Grid Ngữ nghĩa có thể quản lý đuợc .Các mô tả ngữ nghĩa
có trạng thái và thời gian sống .
- Grid Ngữ Nghĩa phải hỗ trợ các dịch vụ có trạng thái (stateful) và không trạng
thái (stateless) giống Grid thông thuờng
- Các dịch vụ tri thức (Knowledge services) trong Grid Ngữ Nghĩa cũng tuân
thủ các đặc tả của các dịch vụ Grid thuờng .
Tính đa dạng của các khả năng ngữ nghĩa:trong hệ thống Grid Ngữ Nghĩa các
thực thể có thể có nhiều mức khả năng hỗ trợ ngữ nghĩa khác nhau :
-Các thực thể không hỗ trợ ngữ nghĩa
-Các thực thể hiểu ngữ nghĩa nhưng không thể xử lý ngữ nghĩa
18
18
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: Biểu Diễn Tri Thức & Ứng Dụng
-Các thực thể hiểu ngữ nghĩa và có khả năng xử lý ngữ nghĩa đầy đủ

hoặc bán đầy đủ .
Tính đa dạng của việc biểu diễn ngữ nghĩa :
- Ngữ nghĩa của các thực thể có thể đuợc mô tả , biểu diễn ở nhiều dạng
khác nhau như : text , logic, ontology ,rule.
Tính dễ chuyển đổi của các dịch vụ sang ngữ nghĩa(Enlightenment of
services):
- Kiến trúc Grid Ngữ Nghĩa nên giảm thiểu nhưng ảnh huởng khi thêm
tính ngữ nghĩa vào trong các thực thể , dịch vụ của Grid thông thuờng .Nhằm
giúp viếc chuyển từ grid thuờng sang grid ngữ nghĩa đuợc dễ dàng và nhanh
chóng .
- Các thực thể Grid không bị phá vỡ nếu nó sử dụng và xử lý các tài
nguyên Grid nhưng xử lý các ngữ nghĩa kết hợp với các tài nguyên đó .
- Trong suốt thời gian sống (lifetime) của chúng ,các thự thể Grid có thể
có hoặc mất tính ngữ nghĩa .
Kiến trúc Grid Ngữ Nghĩa có bả khả năng chính : mô hình (model, các thực thể
Grid ngữ nghĩa ), khả năng (capabilities , chức năng của các thự thể ngữ nghĩa), cơ chế
(mechanism) .
III.3. Mô hình và khả năng của Grid Ngữ Nghĩa
III.3.1. Mô hình của Grid Ngữ Nghĩa
Mô hình của Grid Ngữ Nghĩa đuợc bao gồm các thành phần sau :
- Các thực thể Grid (G-Entities):là bất kỳ đối tựơng nào có số nhận dạng
(identity ) trong Grid, bao gồm các tài nguyên và các dịch vụ .
19
19
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: Biểu Diễn Tri Thức & Ứng Dụng
- Các thực thể tri thức (K-Entities):đây là lọai thực thể đặc biệt có thể
họat động với các dạng tri thức .Các thực thể tri thức gồm : Ontologies, Rules,
Cơ sở tri thức ,hay các mô tả dạng text của tri thức mà có thể chia sẻ đuợc .Các
dịch vụ tri thức là những dịch vụ có thể họat động và truy cập tới các tài nguyên
tri thức như các động cơ luật, bộ suy diễn tự động …

-Các ràng buộc ngữ nghĩa (S-Bindings):là các thực thể dùng để biểu diễn
sự kết hợp giữa một thực thể Grid thông thuờng (không có tính ngữ nghĩa ) với
một hoặc nhiều thực thể Grid ngữ nghĩa .
-Các thực thể Grid Ngữ Nghĩa (SG-Entities):là các các ràng buộc ngữ
nghĩa hay các thực thể tri thức
Hình 6.Mối quan hệ giữa các thực thể grid thuờng và ngữ nghĩa
III.3.2. Các khả năng của Grid ngữ nghĩa
Theo nguyên lý thiết kế về tính đa dạng (diversity) , Grid Ngữ Nghĩa bao gồm một
tập các dịch vụ các các cấp độ khác nhau về khả năng xử lý ngữ nghĩa .Các dịch vụ
ngữ nghĩa đuợc chia thành hai nhóm :nhóm dịch vụ cung cấp ngữ nghĩa (Semantic
20
20
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: Biểu Diễn Tri Thức & Ứng Dụng
Provisioning Services -SPS ) và nhóm dịch vụ hiểu ngữ nghĩa (Semantically Aware
Grid Services -SAGS).Nhóm dịch vụ SPS chịu trách nhiệm cung cấp và quản lý sự kết
hợp ngữ nghĩa cho các thực thể Grid thuờng .Nhóm dịch vụ SAGS là những dịch vụ
Grid mở rộng có thể xử lý ngữ nghĩa .
 Các dịch vụ cung cấp ngữ nghĩa (SPS)
Các dịch vụ cung cấp ngữ nghĩa là các dịch vụ cho phép tạo, lưu trữ , cập
nhật, lọai bỏ và truy cập các dạng siêu dữ liệu và tri thức khác nhau .
Các dịch vụ cung cấp ngữ nghĩa đuợc phân thành hai lọai chính : nhóm dịch
vụ cung cấp tri thức và nhóm dịch vụ cung cấp ràng buộc ngữ nghĩa .
Nhóm dịch vụ cung cấp tri thức (Knowledge provisioning services) gồm:
các dịch vụ ontology chịu trách nhiệm lưu trữ ,truy xuất các mô hình tri thức ý
niệm và các dịch vụ suy diễn chịu trách nhiệm tính suy diễn trên các mô hình tri
thức này .
21
21
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: Biểu Diễn Tri Thức & Ứng Dụng
Hình 7.Mô hình thông tin của Grid Ngữ Nghĩa

Các dịch vụ ontology cung cấp truy cập đến các tri thức lữu trữ trong các
ontology , ở dạng các khái niệm và mối quan hệ giữa các khái niệm và ràng
buộc của các mối quan hệ .Các ontologies có thể đuợc truy cập thông qua các
ngôn ngữ truy vấn hoặc các API .
Các dịch vụ suy diễn cho phép suy diễn các thông tin mới và kiểm tra các
ràng buộc trên các tri thức có trong ontologies .
Nhóm Các dịch vụ cung cấp ràng buộc ngữ nghĩa gồm:các dịch vụ về siêu
dữ liệu (metadata services) chịu trách nhiệm lưu trữ truy cập đến các ràng buộc
ngữ nghĩa , sinh ra các siêu dữ liệu cho các tài nguyên Grid từ nhiều nguồn thông
tin khác nhau .
Dịch vụ siêu dữ liệu chịu trách nhiệm lưu trữ và cung cấp truy cập đến các
ràng buộc ngữ nghĩa .Cũng giống như các dịch vụ Ontology , các siêu dữ liệu có
thể đuợc truy cập thông qua ngôn ngữ truy vấn hoặc các API .Có mối quan hệ chặt
chẽ giữa các dịch vụ siêu dữ liệu và ontology , bởi vì dữ liệu đuợc lưu trữ bở dịch
vụ siêu dữ liệu thông thuờng đuợc dựa trên các mô hình ý niệm đuợc lưu trữ trong
các ontology .Các dịch vụ siêu dữ liệu có thể sử dụng các dịch vụ ontology và suy
diễn đễ suy diễn các dữ liệu mà chúng lưu trữ .
 Các dịch vụ hiểu ngữ nghĩa
Là nhóm các dịch vụ có thể khai thác các kỹ thuật xử lý tri thức để tạo cung
cấp các chức năng .Hiểu ngữ nghĩa tức là có khả năng sử dụng các ràng buộc ngữ
nghĩa và hành động dựa trên các siêu dữ liệu và tri thức . Một số ví dụ về các hành
động theo ngữ nghĩa như :
22
22
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: Biểu Diễn Tri Thức & Ứng Dụng
- Việc xác thực cho một đối tuợng Grid dựa vào thông tin siêu dữ liệu đuợc
thực hiện bởi dịch vụ quản lý tổ chức ảo (VO Manager service) .
-Việc thực thi một yêu cầu tìm kiếm trên các entries trong danh mục tài
nguyên ngữ nghĩa .
-Việc tích hợp một khái niệm mới vào ontology đuợc quản lý bởi dịch vụ

ontology .
Kiến trúc Grid ngữ nghĩa cho phép việc chia sẻ tri thức giữa các cộng đồng
Grid một cách dễ dàng và thuận tiện .
III.4. Các cơ chế của Grid Ngữ Nghĩa
Xem các thực thể tri thức và các ràng buộc ngữ nghĩa như tài nguyên Grid
Sử dụng các dịch vụ có trạng thái ngữ nghĩa để cung cấp các ràng buộc có ngữ nghĩa
cho các tài nguyên .
Các dịch vụ Grid Ngữ Nghĩa đựơc xây dựng dựa trên Framework của web service
(WSRF)
Kiến trúc Grid Ngữ nghĩa là một sự mở rộng của kiến trúc Grid thông thuờng giúp
cho việc xử lý các dạng siêu dữ liệu (ngữ nghĩa ) đuợc linh họat và dễ dàng .
Đã định nghĩa đuợc một tập các dịch vụ xử lý ngữ nghĩa quan trọng .
Đã đưa ra đuợc các nguyên lý thiết kế nhằm kế thừa những đặc tính của nề tẳng Grid
hiện tại.
23
23
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: Biểu Diễn Tri Thức & Ứng Dụng
Tuy nhiên vẫn còn nhiều thách thức và hạn chế cần phải khắc phục để phát triển hệ
thống Grid Ngữ Nghĩa
Hình 8.mô hình truy xuất các ràng buộc ngữ nghĩa của các tài nguyên
III.5. Kết luận và huớng phát triển tuơng lai:
-Những thách thức về mặt kỹ thuật :về mặt hiện thực lẫn lý thuyết
-Hiệu suất xử lý ngữ nghĩa
24
24
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: Biểu Diễn Tri Thức & Ứng Dụng
-Tập hợp và quản lý nội dung ngữ nghĩa
-Những thách thức liên quan đến các vấn đề pháp lý ,bảo mật ,tính riêng tư khi chia xẻ
tài nguyên giữa các hệ thống Grid
IV. Một vài hiện thực của Grid ngữ nghĩa

IV.1. Giới thiệu e-Science
Cụm từ e-Science được sử dụng để mô tả khoa học tính toán tập trung cao
(computationally intensive science) được tiến hành trên môi trường mạng phân bố cao,
hay khoa học sử dụng tập dữ liệu khổng lồ cần đến môi trường tính toán lưới. Cụm từ
được tạo ra bởi John Taylor, Tổng giám đốc của Phòng Khoa học và Công nghệ của
Vương quốc Anh vào năm 1999.
Mục tiêu của sáng kiến e-Science là xây dựng một hạ tầng cơ sở cho phép các nhà
khoa học tiến hành những nghiên cứu khác nhanh hơn, và tốt hơn. e-Science bao gồm
việc xây dựng phần mềm lõi và các ứng dụng về khoa học kỹ thuật triển khai trên phần
lõi này. Một số ứng dụng được các trường đại học trong nước đề nghị có thể kể ra như:
vật lý phân tử và thiên văn, kỹ thuật và khoa học vật chất, khoa học về sinh học, y tế
và môi trường, phân tích mẫu protein, sinh học cấu trúc, sinh học toàn cầu, sự lão hoá
sinh học. Ngoài ra, một số ứng dụng mang tầm thách thức lớn lao đòi hỏi sự hợp tác
mang tính học thuật như: Advanced Knowledge Technologies, Medical Images and
Signals, Equator, DIRC (Dependability).
Phần tiếp theo xin được giới thiệu về dự án myGrid được đề nghị bởi trường đại học
Southampton và Manchester, Vương quốc Anh.
IV.2. Tổng quan về myGrid
IV.2.1. Dự án myGrid
Dự án myGrid là một trong những dự án về e-Science của United Kingdom với mục
đích xây dựng middleware cho các thí nghiệm in silico thực hiện bởi những nhà khoa
học trong phòng thí nghiệm ít tài nguyên (under-resourced labs), người mà sử dụng
25
25