Xây dựng ứng dụng quản lý chuỗi cung ứng nông sản đà lạt dựa trên ontology và web ngữ nghĩa
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.45 MB, 59 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
PHAN NGỌC BẢO
XÂY DỰNG ỨNG DỤNG QUẢN LÝ CHUỖI CUNG ỨNG
NÔNG SẢN ĐÀ LẠT DỰA TRÊN
ONTOLOGY VÀ WEB NGỮ NGHĨA
LUẬN VĂN THẠC SĨ
KHÁNH HÒA - 2020
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
PHAN NGỌC BẢO
XÂY DỰNG ỨNG DỤNG QUẢN LÝ CHUỖI CUNG ỨNG
NÔNG SẢN ĐÀ LẠT DỰA TRÊN
ONTOLOGY VÀ WEB NGỮ NGHĨA
LUẬN VĂN THẠC SĨ
Ngành:
Công nghệ thông tin
Mã số:
8480201
Quyết định giao đề tài:
514/QĐ-ĐHNT ngày 17 / 5 / 2019
Quyết định thành lập HĐ:
Ngày bảo vệ:
Người hướng dẫn khoa học:
TS.Phạm Thị Thu Thúy
Chủ tịch Hội đồng:
Phịng ĐT Sau Đại học:
KHÁNH HỊA - 2020
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan mọi kết quả của đề tài: “Xây dựng ứng dụng quản lý chuỗi
cung ứng nông sản Đà Lạt dựa trên ontology và Web ngữ nghĩa” là cơng trình
nghiên cứu của cá nhân tơi và chưa từng được cơng bố trong bất cứ cơng trình khoa
học nào khác cho tới thời điểm này. Kết quả đề tài được thực hiện trên cơ sở nghiên
cứu lý thuyết và sự hướng dẫn khoa học của TS. Phạm Thị Thu Thúy
Khánh Hòa, Ngày 16 tháng 03 năm 2020
Tác giả luận văn
Phan Ngọc Bảo
i
LỜI CẢM ƠN
Trong suốt thời gian thực hiện đề tài, tơi đã nhận được sự giúp đỡ của q phịng
ban trường Đại học Nha Trang, quý thầy cô trong Khoa Cơng nghệ thơng tin và Phịng
Sau đại học đã tạo điều kiện tốt nhất cho tơi được hồn thành đề tài. Đặc biệt là sự
hướng dẫn tận tình của TS Phạm Thị Thu Thúy, cơ đã hướng dẫn tận tình dành rất
nhiều thời gian, lòng nhiệt huyết và động viên tơi rất nhiều để tơi hồn thành tốt đề tài.
Qua đây, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến sự giúp đỡ này.
Mặc dù tôi đã cố gắng hết sức hoàn thiện đề tài, tuy nhiên chắc chắn vẫn cịn
nhiều thiếu sót do khả năng cùng với kinh nghiệm của bản thân cịn hạn chế. Tơi rất
mong nhận được sự đóng góp q báu của q thầy cơ và các bạn nhằm giúp tơi bổ
sung, hồn thiện hơn trong q trình nghiên cứu tiếp theo sau này.
Cuối cùng tơi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến gia đình và tất cả bạn bè đã giúp
đỡ, động viên tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Nha Trang, ngày 16 tháng 03 năm 2020
Tác giả luận văn
Phan Ngọc Bảo
ii
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................................ i
LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................. ii
MỤC LỤC ..................................................................................................................... iii
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ..................................................................................... iv
DANH MỤC HÌNH VẼ ..................................................................................................v
TRÍCH YẾU LUẬN VĂN ........................................................................................... vii
LỜI MỞ ĐẦU .................................................................................................................1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU .................................3
1.1. Quản lý chuỗi cung ứng............................................................................................3
1.2. Các cơng trình nghiên cứu liên quan ........................................................................3
1.3. Kết luận.....................................................................................................................5
CHƯƠNG 2: ONTOLOGY VÀ WEB NGỮ NGHĨA ....................................................6
2.1. Giới thiệu ..................................................................................................................6
2.2. Logic mô tả ...............................................................................................................6
2.3. Web ngữ nghĩa..........................................................................................................7
2.3.1. Kiến trúc của Web ngữ nghĩa ................................................................................8
2.3.2. Khung mô tả tài nguyên ........................................................................................8
2.3.3. Lược đồ khung mô tả tài nguyên .........................................................................10
2.3.4. Ngôn ngữ Web bản thể học (OWL) ....................................................................11
2.3.5. Ngôn ngữ truy vấn RDF ......................................................................................16
2.4. Kết luận...................................................................................................................17
CHƯƠNG 3 : PHÂN TÍCH THIẾT KẾ HỆ THỐNG ..................................................18
VÀ XÂY DỰNG ONTOLOGY ....................................................................................18
3.1. Phân tích và thiết kế hệ thống quản lý chuỗi cung ứng nơng sản ..........................18
3.1.1. Phân tích u cầu của hệ thống ...........................................................................18
3.1.2. Mơ hình hóa u cầu ...........................................................................................18
3.2. Xây dựng Ontology về quản lý chuỗi cung ứng nông sản .....................................33
3.3. Kết luận...................................................................................................................36
CHƯƠNG 4: XÂY DỰNG VÀ KIỂM THỬ HỆ THỐNG ..........................................37
TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................49
iii
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
Tên viết tắt
Diễn giải tiếng Anh
Diễn giải tiếng Việt
AL
Attributive Language
Ngơn ngữ thuộc tính
BGP
Basic Graph Patterns
Các mẫu đồ thị cơ bản
DL
Description Logic
Logic mô tả
RDF
Resource Description
Khung mô tả tài nguyên
Framework
SPARQL
SPARQL Protocol and RDF
Ngôn ngữ truy vấn RDF
Query Language
SCM
Supply Chain Management
Quản lý chuỗi cung ứng
OWL
Web Ontology Language
Ngôn ngữ web Ontology
URI
Universal Resource Identifier
Định danh tài nguyên thống
nhất
iv
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1. Kiến trúc của quản lý chuỗi cung ứng dựa trên Ontology .............................4
Hình 2.1. Kiến trúc của kiến thức trình diễn dựa trên Description Logic .......................7
Hình 2.2. Kiến trúc của Web ngữ nghĩa ..........................................................................9
Hình 2.3. RDF code snip .................................................................................................9
Hình 2.4. Một ví dụ về cú pháp theo OWL ...................................................................13
Hình 2.5. Một ví vụ về cú pháp sameAs .......................................................................15
Hình 2.6. Một ví dụ của cú pháp All Different .............................................................16
Hình 3.1. Biểu đồ người sử dụng ..................................................................................19
Hình 3.2. Chức năng cập nhật thông tin trong Nhà cung cấp .......................................20
Hình 3.3. Chức năng cập nhật loại sản phẩm ................................................................21
Hình 3.4. Hình chức năng cập sản phẩm ......................................................................21
Hình 3.5. Hình chức năng cập nhật nhà cung cấp .........................................................22
Hình 3.6. Hình chức năng Cập nhật thông tin trong loại sản phẩm ..............................22
Hình 3.7. Hình chức năng cập nhật trạm .......................................................................23
Hình 3.8. Hình chức năng tìm kiếm trong hệ thống quản lý chuỗi cung ứng ...............24
Hình 3.9. Một ví dụ về kết quả tìm kiếm sản phẩm ......................................................25
Hình 3.10. Đại lý trong hệ thống quản lý chuỗi cung ứng sản phẩm ............................25
Hình 3.11. Một ví dụ về thao thác chức năng trong Đại lý trong ứng dụng .................26
Hình 3.12. Phân tích mơ hình Class phân cấp ...............................................................26
Hình 3.13. Hình mơ tả các Object Properties ................................................................27
Hình 3.14. Hình mơ tả các thuộc tính Data Properties ..................................................28
Hình 3.15. Hình mơ tả “is-a” giữa các lớp con với lớp cha ..........................................29
Hình 3.16. Hình mơ tả “is-a” giữa các lớp con với lớp cha của Cac_hanh_dong,
Van_chuyen, Kenh ........................................................................................................30
Hình 3.17. Hình mơ tả “is-a” giữa các lớp con với lớp cha của Van_chuyen ..............30
Hình 3.18. Hình mơ tả “is-a” giữa các lớp con với lớp cha của Khái niệm nhân tố .....31
Hình 3.19. Hình mơ tả “is-a” giữa các lớp con với lớp cha của Dai_ly .......................31
Hình 3.20. Hình phân tích các luật dẫn .........................................................................32
Hình 3.21. Hình phân tích ontology chuỗi cung ứng nơng sản .....................................34
Hình 4.1. Hình kiến trúc tổng thể của hệ thống ............................................................37
Hình 4.2. Hình menu chính của hệ thống ......................................................................38
Hình 4.3. Hình menu Loại sản phẩm .............................................................................39
Hình 4.4. Hình menu Sản phẩm ...................................................................................39
v
Hình 4.5. Hình menu đại lý ...........................................................................................40
Hình 4.6. Hình menu loại đại lý ....................................................................................40
Hình 4.7. Hình menu Đơn hàng nhập ............................................................................41
Hình 4.8. Hình menu Đơn hàng xuất.............................................................................41
Hình 4.9. Hình menu Nhà cung cấp. .............................................................................42
Hình 4.10. Hình menu Upload File. ..............................................................................42
Hình 4.11. Hình câu lệnh truy vấn và kết quả khi sử dụng máy chủ Jena. ..................43
Hình 4.12. Câu lệnh truy vấn tiếp theo và kết quả ........................................................44
khi sử dụng trên máy chủ Jena ......................................................................................44
Hình 4.13. Kết quả khi tìm kiếm theo chủ đề Sản phẩm ...............................................44
Hình 4.14. Lựa chọn ngân hàng câu hỏi tìm kiếm ........................................................45
Hình 4.15. Kết quả khi tìm kiếm sản phẩm theo tiêu chí trọng lượng ..........................45
Hình 4.16. Kết quả khi tìm kiếm Nhân viên theo trạng thái đơn hàng xuất .................46
Hình 4.17. Kết quả khi sắp xếp đơn hàng xuất theo mức chiếu khấu và số lượng giảm
dần .................................................................................................................................46
Hình 4.18. Kết quả hiển thị Subject, Predicate, Object .................................................47
vi
TRÍCH YẾU LUẬN VĂN
Luận văn “Xây dựng ứng dụng quản lý chuỗi cung ứng nông sản Đà Lạt dựa
trên ontology và Web ngữ nghĩa” đã nghiên cứu một cách tổng quan về Web ngữ
nghĩa, nghiên cứu Ontology và những lý thuyết có liên quan để xây dựng hệ thống tìm
kiếm sản phẩm trong hệ thống quản lý chuỗi cung ứng nông sản Đà Lạt. Luận văn đã
xây dựng được một Website có tích hợp ontology và Web ngữ nghĩa nhằm tra cứu sản
phẩm, tra cứu đại lý, tra cứu nhà cung cấp, tra cứu thông tin sản phẩm trên hệ thống
quản lý chuỗi cung ứng.
Từ khóa: Web ngữ nghĩa; Ontology; quản lý chuỗi cung ứng nông sản
vii
LỜI MỞ ĐẦU
Hiện nay trên địa bàn thành phố Đà Lạt tỉnh Lâm Đồng, các doanh nghiệp sản
xuất nông sản vận hành quy trình chuỗi cung ứng chủ yếu dựa trên kinh nghiệm sẵn có
của mình, thao tác quản lý vẫn rất thủ công, do vậy việc truy xuất nguồn gốc sản phẩm
sau khi sản phẩm được bán ra thị trường hoặc việc tìm kiếm sản phẩm tốn kém rất
nhiều thời gian.
Xuất phát từ nhu cầu thực tế trên cho nên việc mơ hình hóa quy trình Quản lý
chuỗi cung ứng theo hệ thống lý luận, sau đó áp dụng Công nghệ Web ngữ nghĩa và
Ontology vào việc xây dựng hệ thống là cần thiết.
Hơn thế nữa vì có cơng nghệ Web ngữ nghĩa ra đời nên:
+ Máy tính có thể hiểu được thông tin trên Web: Web ngữ nghĩa định nghĩa các
khái niệm và bổ sung quan hệ dưới dạng máy tính có thể hiểu được. Do đó, việc tìm
kiếm, đánh giá, xử lý, tích hợp thơng tin sản phẩm trong nơng nghiệp có thể được tiến
hành một cách tự động.
+ Thơng tin được tìm kiếm nhanh chóng và chính xác hơn: Với Web ngữ nghĩa,
máy tính có thể xác định một thực thể thuộc lớp hay thuộc tính cụ thể nào dựa trên ngữ
cảnh chứa nó. Do đó thu hẹp khơng gian tìm kiếm và cho kết quả nhanh, chính xác
hơn.
+ Khả năng suy luận thơng minh: Dựa vào các luật suy diễn trên cơ sở tri thức về
các thực thể, máy tính có khả năng sinh ra những kết luận mới.
+ Dữ liệu liên kết động: Thay thế cách liên kết sử dụng hyperlink tĩnh trong Web
cũ, Web ngữ nghĩa liên kết dữ liệu từ nhiều nguồn khác nhau một cách hiệu quả hơn
dựa trên định danh của tài nguyên (URI) và quan hệ giữa chúng. Cách liên kết này đơi
khi cịn được gọi là liên kết bằng siêu dữ liệu (meta data).
Nhận thấy rằng Web ngữ nghĩa có thể giải quyết được các vấn đề trên nên đề tài
“Xây dựng ứng dụng quản lý chuỗi cung ứng nông sản Đà Lạt dựa trên ontology và
Web ngữ nghĩa” được triển khai.
Mục tiêu nghiên cứu
1
- Hệ thống lý luận của chuỗi cung ứng.
- Áp dụng hệ thống lý luận để xây dựng ứng dụng quản lý chuỗi cung ứng cho
nông sản Đà Lạt dựa trên Ontology và Web ngữ nghĩa.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Chuỗi cung ứng
- Web ngữ nghĩa
- Ontology
- OWL
- RDF
- Công cụ soạn thảo Web ngữ nghĩa: Protégé.
- Tạo được ontology về hệ thống quản lý chuỗi cung ứng nông sản trên địa bàn
thành phố Đà Lạt.
Ý nghĩa khoa học thực tiễn
- Xây dựng được hệ thống quản lý cung ứng nông sản Đà Lạt dựa trên Ontoloy
và Web ngữ nghĩa.
2
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Quản lý chuỗi cung ứng
Quản lý chuỗi cung ứng (Supply Chain Magement - SCM) là một lĩnh vực rất đa
dạng. Các hoạt động của quản lý chuỗi cung ứng có thể khác nhau ngay cả giữa những
người tham gia vào cùng một chuỗi xử lý. Về cơ bản, quản lý chuỗi cung ứng bao gồm
các hoạt động liên quan đến dịng chảy và chuyển đổi hàng hóa; từ ngun liệu đến
thành phẩm; và cũng từ khi sản xuất cho đến khi giao hàng cho người dùng cuối.
SCM cũng có thể được coi là một tập hợp các phương pháp được sử dụng để tích
hợp hiệu quả các nhà cung cấp, nhà sản xuất, nhà kho và cửa hàng. Vì vậy, hàng hóa
được sản xuất và phân phối đúng số lượng, đến đúng địa điểm và đúng thời điểm để
giảm thiểu chi phí trên tồn hệ thống trong khi đáp ứng yêu cầu cấp độ dịch vụ.
Việc quản lý chuỗi cung ứng có thể xem xét đến chi phí và vai trị liên quan đến
việc tạo ra sản phẩm, sau đó giao hàng cho khách hàng.
Hơn thế nữa, việc quản lý chuỗi cung ứng có thể xem xét thêm các địa điểm nhà
cung cấp, cơ sở sản xuất thông qua các kho và sau đó về việc giao hàng cho các trung
tâm phân phối, nhà bán lẻ và cửa hàng.
Mục tiêu chung của SCM là hiệu quả và tiết kiệm chi phí trên tồn bộ hệ thống.
Nó u cầu giảm thiểu tổng chi phí tồn hệ thống bao gồm phân phối hàng tồn kho
nguyên liệu, tiến độ hàng hóa, thành phẩm và cuối cùng là vận chuyển.
Do đó, sự nhấn mạnh khơng chỉ đơn giản là giảm thiểu chi phí vận chuyển hoặc
giảm hàng tồn kho mà là để giải quyết một cách tiếp cận chính thức cho tồn bộ quản
lý chuỗi cung ứng.
1.2. Các cơng trình nghiên cứu liên quan
a. Các cơng trình nghiên cứu trong nước
Hiện nay, có rất nhiều phần mềm hoặc website về quản trị chuỗi cung ứng sản
phẩm ví dụ như Bizapps, sản phẩm của họ tập trung vào quản trị công ty, khảo sát
thông tin nhân viên, quản trị sản xuất, quản trị kế toán, quản trị kho hàng. Các sản
phẩm tương tư như vậy chỉ giải quyết các bài toán quản trị truyền thống.
Hơn thế nữa, hiện nay trong nước chưa có hệ thống quản lý chuỗi cung ứng nơng
sản có kết hợp sử dụng nền tảng của Web ngữ nghĩa.
b. Các cơng trình nghiên cứu ngoài nước :
3
Bài báo của 02 tác giả Ureten và Kilter với tựa đề “Supply Chain Management
Ontology: Towards on Ontology-Based SCM Model” [16], trong bài báo này tác giả đề
cập đến mô hình quản lý chuỗi cung ứng dựa trên bản thể học, dựa trên các mối quan
hệ giữa sản phẩm – trạm – luồng và các hành động. Bài báo của tác giả trên làm cơ sở
cho những phát triển liên quan đến phân tích hệ thống quản lý chuỗi cung ứng.
Hình 1.1. Kiến trúc của quản lý chuỗi cung ứng dựa trên Ontology
Ngồi ra cịn có luận văn “Ontologies and Semantic Web for and evelutive
development of logistic applications” của tác giả Heyder Hendi thuộc trường đại học
Thi Qar [08]. Trong luận văn này tác giả cũng phân tích kỹ các hoạt động liên quan
đến hậu cần, chuỗi cung ứng sản phẩm, việc tối ưu hóa trong hậu cần, và đưa ra một
mơ hình khá chuẩn cho các ứng dụng liên quan đến quản lý chuỗi cung ứng.
c. Các hệ thống tìm kiếm Web ngữ nghĩa:
+ Hệ thống Web Swoogle (search and metadata for the semantic web and
indexing and Retrival Engine for the Semantic Web)
Swoogle là kết quả từ một dự án tìm kiếm của nhóm nghiên cứu Ebiquity Đại
học Maryland. Swoogle là một cơng cụ tìm kiếm các bản thể luận, tài liệu, thuật ngữ
và dữ liệu được xuất bản trên Web.
+ Kho lưu trữ phân phối trực tuyến của SWDS:
Thu thập dữ liệu và khám phá các tài liệu được viết bằng RDF, OWL.
4
Cung cấp dịch vụ cho người dùng thông qua giao diện mạnh hơn và cho
các đại lý phần mềm thông qua các dịch vụ web RESTful.
Mục tiêu của Swoogle
Ngày càng nhiều SWDS, cả bản thể luận và thể hiện được phân phối vật lý trên
tất cả các trang web. Cả con người và tác nhân có thể dễ dàng tiến hành tìm kiếm và
truy vấn đối với kho lưu trữ này. Swoogle có ưu điểm là: tránh được việc tạo bản thể
mới, có thể tái sử dụng.
Dịch vụ: Tìm kiếm các bản thể luận Semantic Web, tìm kiếm dữ liệu cá thể Web
Semantic.
Tìm kiếm các thuật ngữ Web ngữ nghĩa, đã được xác định là các lớp và thuộc
tính. Nó cung cấp siêu dữ liệu của các tài liệu Semantic Web và hỗ trợ duyệt Web
Semantic, lưu trữ các phiên bản khác nhau của tài liệu Semantic Web.
Người dùng nhập thuật ngữ cụ thể. Sau đó Swoogle trả lời với các bản thể luận
hiện có cũng sử dụng thuật ngữ đã nhập. Theo liên kết và xem liệu bản thể học được
cung cấp có đáp ứng nhu cầu hay không.
1.3. Kết luận
Như vậy ở chương đầu tiên, tác giả đã thảo luận các vấn đề liên quan đến quản trị
chuỗi cung ứng, các cơng trình nghiên cứu liên quan đến hệ thống quản trị chuỗi cung
ứng sản phẩm.
Luận văn này đề xuất ứng dụng mới trong việc Quản lý chuỗi cung ứng nông sản
dựa vào Ontology và Web ngữ nghĩa.
5
CHƯƠNG 2: ONTOLOGY VÀ WEB NGỮ NGHĨA
2.1. Giới thiệu
Ontology (Bản thể học) là đặc tả chính thức của một khái niệm và mối quan hệ
của nó giữa các thuật ngữ liên quan khác trong một hệ thống. Nó kết nối sự thiếu từ
vựng trong các lĩnh vực khác nhau để thiết lập các liên kết chính thức và cho phép chia
sẻ kiến thức.
2.2. Logic mô tả
Logic mô tả (DL: Description Logic) là các ngơn ngữ chính thức thường được sử
dụng để trình bày kiến thức và lý luận. Chúng được chuẩn hóa bởi World Wide Web
Consortium (W3C). Chúng bao gồm một họ các ngôn ngữ được sử dụng rộng rãi để
xác định các mơ hình bản thể học.
Các DL đã được sử dụng làm ngơn ngữ mơ hình hóa từ giữa những năm 1980.
Như tên gọi của nó, Logic mơ tả chỉ ra rằng chúng có thể cung cấp ngữ nghĩa dựa trên
logic chính thức. Đây là một trong những đặc điểm của các ngôn ngữ này.
Ngữ nghĩa dựa trên logic chính thức như vậy cho phép con người và các hệ thống
có thể trao đổi kiến thức mà khơng mơ hồ về ý nghĩa thực sự của nó, đồng thời có thể
suy ra thơng tin bổ sung từ các sự kiện phụ thuộc nhờ vào suy luận logic trong một bản
thể luận.
Logic mô tả hỗ trợ các mẫu suy luận trong nhiều ứng dụng của hệ thống thông
minh và được con người sử dụng để mô tả các hiểu biết về thế giới thực dưới dạng các
khái niệm và thể hiện.
Logic mô tả đạt đến đỉnh cao trong việc tiêu chuẩn hóa ngơn ngữ bản thể web
OWL bởi World Wide Web Consortium (W3C) và được đưa vào các công cụ để suy
luận tự động.
6
Hình 2.1. Kiến trúc của kiến thức trình diễn dựa trên Description Logic
Hình 2.1 mơ tả kiến trúc của một hệ thống biểu diễn tri thức dựa trên Logic mô
tả. Nó cung cấp các phương tiện để thiết lập cơ sở tri thức, để lý giải về nội dung của
chúng Cơ sở kiến thức bao gồm ba phần:
Các TBox giới thiệu các thuật ngữ, ví dụ, các khái niệm về một miền ứng dụng,
trong khi ABox chứa khẳng định về các cá nhân có tên trong các điều khoản của khái
niệm này.
Ví dụ, một bản thể luận, mơ hình hóa miền của mọi người và các mối quan hệ gia
đình của họ có thể sử dụng như sau:
- Các khái niệm, chẳng hạn như Người là Nam hoặc Nữ
- Các cá nhân, chẳng hạn như John là Nam và Juila là Nữ
- Vai trị, chẳng hạn như Hơn nhân để thể hiện mối quan hệ giữa các tập hợp cá nhân
tức là, Hôn nhân (John, Juila).
Bản thể học DL không mơ tả đầy đủ một tình huống cụ thể. Nó bao gồm một tập
hợp các câu lệnh gọi là tiên đề, mỗi câu phải đúng trong tình huống được mơ tả.
2.3. Web ngữ nghĩa
Web ngữ nghĩa có thể được định nghĩa là "phần mở rộng của World Wide Web
sử dụng các công nghệ và tiêu chuẩn mới liên quan đến việc giải thích dữ liệu trao đổi
và cũng tự động suy ra thơng tin hữu ích từ những dữ liệu này".
Có một lượng dữ liệu khổng lồ trên web nhưng các máy tính có thể hiểu được
hoặc đưa ra bất kỳ quyết định nào với dữ liệu này. Web ngữ nghĩa có thể cho phép xử
lý dữ liệu để suy ra ý nghĩa được xác định rõ ràng để giao tiếp tốt hơn giữa máy tính
7
và con người. Web ngữ nghĩa làm cho dữ liệu trở thành "Thơng minh". Dữ liệu thơng
minh có nghĩa là thông tin của web trở nên kết nối phong phú đến mức máy tính có thể
dễ dàng suy luận như con người.
World Wide Web chứa hàng tỷ trang web được liên kết với nhau thông qua các
siêu liên kết. Hoạt động hàng ngày của người dùng trên Internet, tìm kiếm các trang
web, truy xuất thông tin liên quan đến người dùng trong thời gian ngắn nhất. Các cơng
cụ tìm kiếm dựa trên Web 2.0 có những nhược điểm lớn vì nó thiếu khả năng tương
tác giữa các máy và siêu dữ liệu.
2.3.1. Kiến trúc của Web ngữ nghĩa
Biểu diễn dữ liệu cốt lõi trong web ngữ nghĩa là Khung mô tả tài nguyên (RDF),
nó dựa trên bộ ba (chủ đề - vị ngữ - đối tượng) và tạo thành một biểu đồ liên quan đến
dữ liệu đã cho ở dạng tương tự.
Ngôn ngữ web bản thể học OWL (Web Ontology Language) sử dụng logic mô tả
và cung cấp ngữ nghĩa mạnh. SPARQL được sử dụng để thực hiện các truy vấn cho
các bản thể luận RDF và OWL.
2.3.2. Khung mô tả tài ngun
RDF là một mơ hình dữ liệu dựa trên biểu đồ với các nút và cạnh. Nó có liên
quan đến các mạng ngữ nghĩa. Các câu lệnh RDF có thể bao gồm ba thành phần: Chủ
đề, Vị ngữ và Đối tượng.
Trong RDF, tài nguyên có thể là bất cứ thứ gì có thể nhận dạng duy nhất thơng
qua Mã định danh tài nguyên đồng nhất (URI).
Định danh này là Bộ định vị tài nguyên thống nhất (URL), là trường hợp đặc biệt
của URI. Tuy nhiên, URI chung hơn URL. Cụ thể, khơng có u cầu rằng URI có thể
được sử dụng để định vị tài liệu trên Internet.
8
Hình 2.2. Kiến trúc của Web ngữ nghĩa
Câu lệnh vị ngữ xác định loại mối quan hệ, được tổ chức giữa chủ thể và đối
tượng. Nó có thể được xác định bởi một URI.
<rdf:RDF xmlns:rdf=" />xmlns:p=" /><rdf:Description rdf:about=" />
thành các tên đủ điều kiện.
Phần tử rdf:RDF có thể chứa một phần tử phụ rdf:Description được sử dụng để
xác định tài ngun và để mơ tả một số thuộc tính của nó. Mỗi phần tử rdf:Description
mã hóa một hoặc nhiều câu lệnh RDF. Chủ đề của mỗi câu lệnh là tài ngun được
cung cấp bởi thuộc tính "rdf:about", có URI " jdoejane" làm giá trị
của nó.
Phần tử rdf:Description này có ba phần tử thuộc tính và do đó mã hóa ba câu
lệnh. Phần phụ đầu tiên là một phần tử trống với tên đủ điều kiện p:knows dựa trên
khai báo không gian tên ở đầu tài liệu, phần này đề cập đến tài nguyên
" />Bất kỳ tài nguyên nào được sử dụng làm vị ngữ đều được gọi là thuộc tính.
Thuộc
tính
rdf:resource
được
sử
dụng
để
xác
định
rằng
" là đối tượng của câu lệnh. Trong trường hợp này, đối
tượng là một URI đầy đủ, nhưng nó có thể cũng là một URI tương đối.
Cũng có thể cho các câu lệnh có nghĩa đen là đối tượng. Phần tử con thứ hai của
rdf:Description mã hóa một câu lệnh như vậy. Tuyên bố tương ứng có vị từ
" và đối tượng "Jane Doe". Bằng cách gói văn
bản này trong các thẻ bắt đầu và kết thúc
Thành phần phụ cuối cùng của rdf:Description là rdf:type. Sử dụng khai báo
không gian tên ở đầu tài liệu. Chúng tơi có thể xác định rằng điều này đề cập đến loại
vị ngữ " Đây là một thuộc tính được định
nghĩa trong RDF cho phép một người phân loại tài nguyên. Thuộc tính rdf:resource
được
sử
dụng
để
chỉ
định
danh
mục;
trong
trường
hợp
này
" Trong RDF, các loại là tùy chọn và khơng có
giới hạn đối với số loại mà tài nguyên có thể có.
2.3.3. Lược đồ khung mơ tả tài ngun
10
RDF là một mơ hình dữ liệu và nó khơng có khả năng cung cấp ngữ nghĩa quan
trọng. Tuy nhiên, Lược đồ RDF liên kết một loại ngữ nghĩa với mơ hình dữ liệu bằng
RDF. Lược đồ RDF định nghĩa một số khái niệm như các lớp, thuộc tính và vai trị. Vì
vậy, định nghĩa trong RDF được gõ bằng phương tiện của các lớp, v.v.
Do đó, các từ vựng được cung cấp bởi lược đồ RDF để xác định các lớp và thuộc
tính có thể được bao gồm dưới dạng "rdfs: Class, rdf: property, rdfs: subClassOf, rdfs:
subPropertyOf, rdfs: domain, và rdfs: domain ". Nó cũng có thể bao gồm các thuộc
tính cho tài liệu, bao gồm rdfs:label và rdfs:comment.
2.3.4. Ngôn ngữ Web bản thể học (OWL)
OWL bao gồm ba ngôn ngữ tùy thuộc vào khả năng tăng cường ngữ nghĩa như
OWL Lite, OWL DL và OWL đầy đủ (OWL Full).
+ OWL Lite chủ yếu được sử dụng bởi những người dùng cần mơ hình đơn giản.
+ OWL DL phù hợp hơn với logic mơ tả biểu cảm và nó bao gồm tất cả các tính năng
được mơ tả trong chương này. Cả OWL DL và OWL Lite đều có thể sử dụng mọi tài
nguyên cho dù một lớp, thuộc tính đối tượng, thuộc tính kiểu dữ liệu hoặc một thể
hiện.
+ OWL Full có các tính năng tương tự như OWL DL, nhưng có thể coi một lớp là một
thể hiện và không cần phải khai báo rõ ràng loại của từng tài nguyên.
Tất cả các ngôn ngữ này cho phép mơ tả các lớp, thuộc tính và thể hiện, nhưng
các ngơn ngữ yếu hơn có các hạn chế về những gì có thể được nêu hoặc làm thế nào
nó có thể được nêu.
OWL chủ yếu liên quan đến các định nghĩa thuật ngữ có thể được sử dụng trong
các tài liệu RDF, tức là, các lớp và thuộc tính. Hầu hết các ngơn ngữ bản thể học có
một số cơ chế để chỉ định phân loại của các lớp. Trong OWL, bạn có thể chỉ định các
nguyên tắc phân loại cho cả các lớp và thuộc tính.
Ví dụ, cú pháp của OWL, như được hiển thị bên dưới trong hình 2.3, coi gốc của
tài liệu OWL là phần tử rdf:RDF. Nó cung cấp một số mức độ tương thích giữa hai
tiêu chuẩn.
<!ENTITY owl " />
11
<rdfs:label>My Ontology</rdfs:label>
<rdfs:comment>An example ontology</rdfs:comment>
</owl:Ontology>
<owl:Class rdf:ID="Person" />
<owl:Class rdf:ID="Man" >
<rdfs:subClassOf rdf:resource="Person" />
</owl:Class>
<owl:ObjectProperty rdf:ID="hasChild" />
<owl:ObjectProperty rdf:ID="hasDaughter">
<rdfs:subPropertyOf rdf:resource="hasChild" />
</owl:ObjectProperty>
<owl:DatatypeProperty rdf:ID="age" />
<owl:ObjectProperty rdf:ID="isParentOf">
<owl:inverseOf rdf:resource="isChildOf" />
</owl:ObjectProperty>
<owl:ObjectProperty rdf:ID="isTallerThan">
<rdf:type rdf:resource="owl;TransitiveProperty" />
</owl:ObjectProperty>
<owl:ObjectProperty rdf:ID="isFriendOf">
<rdf:type rdf:resource="owl;SymmetricProperty" />
</owl:ObjectProperty>
<owl:ObjectProperty rdf:ID="hasSSN">
<rdf:type rdf:resource="owl;FunctionalProperty" />
<rdf:type rdf:resource="owl;InverseFunctionalProperty" />
</owl:ObjectProperty>
12
</rdf:RDF>
Hình 2.4. Một ví dụ về cú pháp theo OWL
Thẻ gốc rdf: Phần tử RDF chứa các thuộc tính cho từng tiền tố không gian tên
được sử dụng trong tài liệu, chẳng hạn như không gian tên của rdf và rdfs.
Bằng cách sử dụng chuỗi rỗng làm giá trị cho thuộc tính rdf:about, chúng tơi chỉ
ra rằng URL cơ sở của tài liệu nên được sử dụng làm URI của nó.
Các yếu tố OWL phục vụ hai mục đích cơ bản:
1. Xác định tài liệu hiện tại là một bản thể luận.
2. Phục vụ như là nơi chứa dữ liệu meta về bản thể luận.
Trong ví dụ này, bản thể luận có rdfs:label và rdfs:comment, cả hai đều được
định nghĩa trong Lược đồ RDF. Thuộc tính rdfs:nhãn (rdfs:label) cung cấp một tên có
thể đọc được cho bản thể luận, trong khi thuộc tính rdfs:comment cung cấp một mơ tả
văn bản của bản thể luận. Cả hai đều có thể được sử dụng để mô tả bản thể luận trong
một thư viện bản thể học.
Trong OWL, chúng ta có thể khai báo một tài nguyên là một lớp, bằng cách định
nghĩa rdf:type là Owl:Class. Như thể hiện trong hình ở trên, chúng tôi xem xét hai lớp:
Người và Con Người.
Điều cần thiết là phải nhận ra trong ví dụ rằng rdf:ID được sử dụng để xác định
các lớp. Các tên được mở rộng thành một URI đầy đủ bằng cách sử dụng URI cơ sở
ontology.
Nó được sử dụng cho các lớp tên và cũng cho các thuộc tính, nó được coi là một
khía cạnh quan trọng của Semantic Web. Ngơn ngữ của con người thường có các thuật
ngữ đa nghĩa, nghĩa là các từ có nhiều nghĩa. Các ngơn ngữ máy tính cũng có thể biểu
thị nhiều hành vi phản ứng với cùng một tên, trong đó khái niệm này được gọi là đa
hình.
Ý nghĩa của một thuật ngữ phải là một biểu tượng độc đáo. Do đó, giải pháp kết
hợp vấn đề từ đồng nghĩa, trong đó nói chung các ký hiệu khác nhau có thể được sử
dụng với cùng một nghĩa. Nếu cùng một tên lớp được sử dụng có nghĩa là cùng một
điều trong các bản thể học khác nhau, thì về mặt kỹ thuật các lớp này sẽ có các URI
đầy đủ khác nhau.
Như được hiển thị, chúng tôi không thể giả sử rằng :Person và my:Person đề cập
đến cùng một lớp. Tuy nhiên, một khi được phát hiện, các vấn đề như vậy có thể được
13
giải quyết dễ dàng, vì chúng ta có thể sử dụng các tiên đề OWL để liên hệ rõ ràng các
lớp như vậy. Nếu chúng tôi muốn chỉ định thông tin bổ sung mơ tả lớp, thì chúng tơi
bao gồm các thuộc tính từ các từ vựng RDFS và / hoặc OWL (được biểu thị bằng các
thành phần phụ trong cú pháp XML).
Thuộc tính rdfs: subClassOf có thể được sử dụng để liên kết một lớp với các lớp
chung hơn. Ta có Con người là một lớp con của Người. Một lớp cũng có thể được cho
là có chính xác các thành viên giống như một lớp khác bằng cách sử dụng thuộc tính
Owl:sameAs. Điều này thường được sử dụng cho các lớp đồng nghĩa, đặc biệt khi các
lớp bắt nguồn từ các bản thể luận khác nhau, như đã thảo luận trong đoạn trước.
Thuộc tính OWL
OWL định nghĩa hai loại thuộc tính
1. Thuộc tính Object xác định mối quan hệ giữa các cặp tài nguyên.
2. Thuộc tính kiểu dữ liệu xác định mối quan hệ giữa tài nguyên và giá trị loại dữ liệu.
Có một số thuật ngữ OWL và RDF có thể được sử dụng để mơ tả các thuộc tính. Như
được hiển thị, trong hình 2.4 ở trên, chúng tơi khai báo hasChild và hasDaughter là
thuộc tính đối tượng và cũng khai báo tuổi là thuộc tính kiểu dữ liệu. Trong khi các lớp
trong RDF và OWL thường được đặt tên bằng chữ in hoa ban đầu và tên thuộc tính
thường có chữ cái viết thường ban đầu. Tuy nhiên, giống như tên lớp, tên thuộc tính sử
dụng chữ hoa hỗn hợp trong tên phức tạp.
Nó tương tự như các lớp, chúng ta có thể mơ tả các thuộc tính bằng cách bao
gồm các phần tử phụ. Có thể sử dụng câu lệnh rdfs:predicate subPropertyOf nói rằng
mọi cặp đối tượng và đối tượng sử dụng thuộc tính chủ thể cũng là một cặp đối tượng /
đối tượng hợp lệ sử dụng thuộc tính đối tượng. Theo cách này, phân loại tài sản có thể
được thiết lập.
Như được hiển thị, trong Hình 2.4 ở trên, thuộc tính hasDaughter là một rdfs:
subPropertyOf thuộc tính hasChild. Sau đó, có thể suy luận rằng nếu Jack có tài sản có
con gái Sydney thì Jack hasChild Sydney là đúng. owl:equivalentProperty nói rằng
các phần mở rộng thuộc tính của hai thuộc tính là như nhau. Do đó, mọi cặp đối tượng
và đối tượng cho một thuộc tính có thể là cặp đối tượng và đối tượng hợp lệ cho thuộc
tính khác. Đây là tính chất tương tự của owl:equivalent, và thường được sử dụng để
mơ tả các thuộc tính đồng nghĩa.
14
Các thuộc tính rdfs:domain và rdfs:range được sử dụng để chỉ định miền và
phạm vi của một thuộc tính. Các rdfs:domain của một thuộc tính chỉ định rằng chủ thể
của bất kỳ câu lệnh nào sử dụng thuộc tính là một thành viên của lớp mà nó chỉ định.
Tương tự, rdfs:range của một thuộc tính xác định rằng đối tượng của bất kỳ câu lệnh
nào sử dụng thuộc tính là một thành viên của lớp hoặc kiểu dữ liệu mà nó chỉ định.
Ngồi ra, OWL có thể định nghĩa số lượng các hàm tạo xác định ngữ nghĩa cho
các thuộc tính sao cho nếu nó được định nghĩa là nghịch đảo của mối quan hệ như
Owl:inverseOf. Ví dụ: thuộc tính isParentOf có thể được sử dụng như owl:inverseOf
của thuộc tính isChildOf. Do đó, nếu A là cha mẹ của B, thì B nhất thiết phải là con
của A. Hơn nữa, OWL cũng có thể định nghĩa một số đặc điểm thuộc tính, chẳng hạn
như Owl:TransitiveProperty, Owl:SymmetricProperty, Owl:FunctionalProperty và
Owl: InverseFeftalProperty .
Như được hiển thị, trong hình 2.4 ở trên, thuộc tính bắc cầu, trong khi isFriendOf
là thuộc tính đối xứng.
Các trường hợp OWL
OWL có thể liên kết các thể hiện bằng cách sử dụng thuộc tính Owl:sameAs để
nói rằng hai thể hiện này giống hệt nhau. Nó rất hữu ích trong các cài đặt phân tán như
Web, nơi các thực thể khác nhau có thể sử dụng các mã định danh khác nhau để đề cập
đến cùng một thứ.
Ví dụ: Nhiều URL có thể đề cập đến cùng một người, như được hiển thị trong
hình 2.5. Một người có thể có các URL khác nhau cho các trang web cá nhân và cơng
việc của họ hoặc thậm chí có thể nhiều trang web làm việc khi họ thay đổi công việc
</owl:distinctMembers>
</owl:AllDifferent>
Hình 2.6. Một ví dụ của cú pháp All Different
2.3.5. Ngôn ngữ truy vấn RDF
SPARQL (SPARQL Protocol and RDF Query Language) là ngôn ngữ truy vấn
được phát triển chủ yếu để thực hiện truy vấn trên biểu đồ RDF. SPARQL có thể được
sử dụng để thể hiện các truy vấn trên nhiều dữ liệu khác nhau SPARQL chứa một số
khả năng như truy vấn bắt buộc và các mẫu biểu đồ tùy chọn cùng với các liên kết và
bất đồng của chúng. SPARQL cũng hỗ trợ kiểm tra giá trị mở rộng và ràng buộc các
truy vấn bằng biểu đồ RDF nguồn.
Kết quả của các truy vấn SPARQL có thể là các tập kết quả hoặc đồ thị RDF.
Khối xây dựng cho các truy vấn SPARQL là mơ hình đồ thị cơ bản (Basic Graph
Patterns - BGP).
Một mơ hình bộ ba là một bộ ba RDF trong đó khơng hoặc nhiều biến có thể xuất
hiện. Các biến được lấy từ biến tập hợp vô hạn, tách rời khỏi các tập đã đề cập ở trên.
Một giải pháp cho các mẫu SPARQL cho đồ thị RDF nguồn G là ánh xạ từ các biến
trong truy vấn sang các thuật ngữ RDF sao cho việc thay thế các biến trong BGP sẽ
mang lại một sơ đồ con của G (theo định nghĩa của biểu đồ con phù hợp trong ngữ
nghĩa RDF). Các truy vấn SPARQL phức tạp hơn có thể được xây dựng từ BGP bằng
cách sử dụng phép chiếu (toán tử SELECT), nối trái (toán tử OPTIONAL), union (toán
tử UNION) và các ràng buộc (toán tử FILTER). Các ngữ nghĩa cho các hoạt động này
được định nghĩa là các hoạt động đại số trên các giải pháp của BGP.
16
