BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƢỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM

VŨ THẾ THẢO

ỨNG DỤNG SEMANTIC WEB
XÂY DỰNG HỆ THỐNG TRA CỨU CÁ RẠN SAN HÔ
Ở BIỂN VIỆT NAM

LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÀNH KỸ THUẬT

HẢI PHÒNG, 2016


BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƢỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM

VŨ THẾ THẢO

ỨNG DỤNG SEMANTIC WEB
XÂY DỰNG HỆ THỐNG TRA CỨU CÁ RẠN SAN HÔ
Ở BIỂN VIỆT NAM

LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÀNH KỸ THUẬT

NGÀNH: CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

MÃ SỐ:

CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

Người hướng dẫn khoa học: TS. Trần Thị Hương

HẢI PHÒNG, 2016


LỜI CAM ĐOAN
Tôi: Vũ Thế Thảo, học viên cao học lớp CNTT 2014_1, chuyên ngành Công nghệ
Thông tin, khoá học 2014-2016, Trường Đại học Hàng Hải Việt Nam xin cam đoan: Các
nội dung trong Luận văn Thạc sĩ này là do tự bản thân tôi làm ra trên cơ sở các tài liệu, số
liệu khảo sát thực tế do chính bản thân tôi thu thập. Các số liệu tham khảo khác sử dụng
trong nghiên cứu này thuộc về bản quyền của các tác giả và được trích dẫn một cách rõ
ràng, minh bạch.
Ngƣời cam đoan

Vũ Thế Thảo

i


LỜI CẢM ƠN
Hoàn thành Luận văn Thạc sĩ này, trước hết tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu
sắc tới TS. Trần Thị Hương, người hướng dẫn khoa học đã tận tình hướng dẫn và
giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực hiện Luận văn.
Nhân dịp này tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến các thầy cô Phòng đào tạo Sau

đại học trường Đại học Hàng Hải Việt Nam, Viện Nghiên cứu Hải sản đã giúp đỡ
tôi trong suốt thời gian học tập và hoàn thành Luận văn Thạc sĩ này.
Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến các ông chủ nhiệm đề tài,
dự án: ThS. Lại Duy Phương và các tác giả các bài báo khoa học… đã cho phép tôi
sử dụng nguồn tư liệu để viết Luận văn. Trong quá trình thực hiện và hoàn thành
Luận văn, tôi đã nhận được sự giúp đỡ và động viên của Lãnh đạo Phòng Tổ chức,
Hành chính, Viện Nghiên cứu Hải sản, đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ tôi trong quá
trình thu thập tư liệu tại và xử lý số liệu.
Cuối cùng tôi xin cảm ơn gia đình, bạn bè, đồng nghiệp chính là nguồn động
viên, khích lệ vô giá đã đi cùng tôi trong suốt những năm tháng phấn đấu, rèn
luyện để có được sản phẩm khoa học này.
Hải Phòng, ngày ...tháng... năm 2016
Học viên
Vũ Thế Thảo

ii


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ..................................................................................................... i
LỜI CẢM ƠN .......................................................................................................... ii
MỤC LỤC ............................................................................................................... iii
BẢNG CHÚ GIẢI CHỮ VIẾT TẮT .................................................................... vi
DANH MỤC BẢNG .............................................................................................. vii
DANH MỤC HÌNH .............................................................................................. viii
MỞ ĐẦU .................................................................................................................. 1
CHƢƠNG I. TỔNG QUAN LÝ THUYẾT VỀ SEMANTIC WEB ................... 4
1.1. Semantic web – web 3.0 ................................................................................... 4
1.1.1. Công nghệ web qua các thời kỳ .................................................................. 4
1.1.2. Hạn chế của web thế hệ đầu và sự ra đời của semantic web ...................... 4

1.1.3. Khái niện và lợi ích của semantic web........................................................ 5
1.1.4. Kiến trúc phân tầng của semmantic web .................................................... 6
1.2. Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực của đề tài trong nước và quốc
tế ............................................................................................................................... 8
1.2.1. Nghiên cứu ứng dụng của semantic web trong nước.................................. 8
1.2.2. Nghiên cứu ứng dụng của semantic web quốc tế........................................ 9
1.3. Các công cụ và công nghệ liên quan đến semantic web ................................. 10
1.3.1. RDF, RDFS nền tảng của Web ngữ nghĩa ................................................ 11
1.3.2. ONTOLOGY............................................................................................. 21
1.3.3. SPARQL ngôn ngữ truy vấn trên dữ liệu Web ngữ nghĩa ........................ 23
CHƢƠNG II. CÁ RẠN SAN HÔ Ở BIỂN VIỆT NAM VÀ GIẢI PHÁP XÂY
DỰNG ỨNG DỤNG TRA CỨU BẰNG SEMANTIC WEB ............................. 29
2.1. Cá rạn san hô, nhu cầu và hiện trạng tra cứu .................................................. 29
2.1.1. Giới thiệu chung ........................................................................................ 29
iii


2.1.2. Các thuật ngữ, mô tả đặc điểm hình thái của cá ....................................... 30
2.1.3. Thông tin chi tiết mô tả về một loài cá rạn san hô ở biển Việt Nam ........ 31
2.1.4. Nhu cầu tra cứu thông tin cá rạn san hô ở biển Việt Nam ........................ 33
2.1.5. Hiện trạng hệ thống tra cứu cá rạn san hô ở biển Việt Nam ..................... 34
2.2. Giải pháp xây dựng ứng dụng tra cứu cá rạn bằng semantic web .................. 35
2.2.1. Yêu cầu với hệ thống ................................................................................ 35
2.2.2. Mô hình tổng thể của ứng dụng ................................................................ 35
2.3. Biểu đồ Ca sử dụng của ứng dụng .................................................................. 36
2.4. Sơ đồ hoạt động của Ca sử dụng..................................................................... 37
2.5. Ngôn ngữ và các công cụ xây dựng ................................................................ 40
2.5.1. Ngôn ngữ thiết kế Web ............................................................................. 40
2.5.2. Thư viện mã nguồn mở ............................................................................. 40
2.5.3. Phần mềm xây dựng ontology................................................................... 42

CHƢƠNG III. XÂY DỰNG HỆ THỐNG TRA CỨU CÁ RẠN SAN HÔ Ở
BIỂN VIỆT NAM .................................................................................................. 44
3.1. Quy trình xây dựng ứng dụng ......................................................................... 44
3.2. Tổng hợp nguồn dữ liệu .................................................................................. 44
3.3. Xây dựng Ontology ......................................................................................... 44
3.4. Cài đặt phát triển hệ thống .............................................................................. 56
3.5. Chương trình thử nghiệm, kết quả và đánh giá .............................................. 56
3.5.1. Thiết lập kết nối chương trình ................................................................... 56
3.5.2. Giao diện trang chủ của chương trình ....................................................... 57
3.5.3. Giao diện hiển thị kết quả tìm kiếm .......................................................... 57
3.5.4. Giao diện hiển thị chi tiết đối tượng ......................................................... 58
3.6. Đánh giá kết quả của hệ thống ........................................................................ 58
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT .................................................................................. 59
iv


1. Kết luận .............................................................................................................. 59
2. Đề xuất ............................................................................................................... 60
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................... 61

v


BẢNG CHÚ GIẢI CHỮ VIẾT TẮT
TT

Chữ viết tắt

Chú giải


1.

NCHS

Nghiên cứu Hải sản

2.

CRSH

Cá rạn san hô

3.

HTTP

Hyper Text Transfer Protocol

4.

RDF

Resource Description Framework

5.

RDFS

Resource Description Framework Schema


6.

OIL

Ontology Inference Layer

7.

OWL

Web Ontology Language

8.

URL

Uniform Resource Identifier

9.

WWW

World Wide Web

10.

XML

eXtensible Markup Language


11.

HTML

12.

NN & PTNT

Hyper Text Markup Langguage
Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn

vi


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Mô hình cơ bản của RDF ........................................................................ 11
Bảng 1.2. Cú pháp cơ bản của RDF ........................................................................ 15
Bảng 3. Mối quan hệ của các lớp và mô tả thuộc tính ............................................ 51

vii


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. So sách giữa Web 1.0, Web 2.0 và Web 3.0 ............................................. 5
Hình 1.2. Kiến trúc phân tầng Semantic Web qua các thời kỳ ................................. 6
Hình 1.3. Trang thông tin semantic web VN-KIM ................................................... 8
Hình 1.4. Trang tìm kiếm Swoogle Semantic Web Search Engine .......................... 9
Hình 1.5. Trang tìm kiếm Falcons ............................................................................ 9
Hình 1.6. Trang tìm kiếm Swse............................................................................... 10
Hình 1.7. Trang tìm kiếm Watson ........................................................................... 10

Hình 1.8. Mối quan hệ giữa các thành phần trong một bộ ba. ................................ 12
Hình 1.9. Đồ thị RDF đơn giản ............................................................................... 12
Hình 1.10. Minh họa kiểu Plain Literal................................................................... 13
Hình 1.11. Kiểu Typed Literal biểu diễn tuổi ........................................................ 14
Hình 1.12. Mô tả một Bag Container đơn giản ....................................................... 17
Hình 1.13. Mô tả một Alt Container đơn giản ........................................................ 17
Hình 1.14. Mô tả một RDF Collection. ................................................................... 18
Hình 1.15. Các lớp và các thuộc tính ...................................................................... 20
Hình 1.16. Những ràng buộc trong RDFS. ............................................................. 21
Hình 2.1. Các loại vảy thông thường và hình dạng, độ nhô của miệng .................. 30
Hình 2.2. Các số đo hình thái thông thường .......................................................... 31
Hình 2.3. Các thuâ ̣t ngữ chỉ bô ̣ phâ ̣n trên cơ thể cá ............................................... 31
Hình 2.4. Hình dạng đại diện họ cá sơn đá Holocentridae .................................... 32
Hình 2.5. Cá sơn đá răng đôi ................................................................................... 33
Hình 2.6. Bản đồ nơi khảo sát, phát hiện phân bố cá rạn san hô tại biển VN ........ 33
Hình 2.7. Kết quả tìm kiếm cá nóc hòm trên Google ............................................. 34
viii


Hình 2.8. Mô hình tổng thể của ứng dụng .............................................................. 35
Hình 2.9. Biểu đồ Ca sử dụng của admin ............................................................... 36
Hình 2.10. Biểu đồ Ca sử dụng của user ................................................................. 37
Hình 2.11. Sơ đồ hoạt động mô tả chức năng tìm kiếm thông tin .......................... 37
Hình 2.12. Sơ đồ hoạt động mô tả chức năng thêm đối tượng ............................... 38
Hình 2.13. Sơ đồ hoạt động mô tả chức năng sửa đối tượng .................................. 39
Hình 2.14. Sơ đồ hoạt động mô tả chức năng xóa đối tượng.................................. 39
Hình 2.15. Giao diện Protégé 4.1 ............................................................................ 43
Hình 3.1. Mô tả miền và phạm vi của ontology ...................................................... 45
Hình 3.2. Cấu trúc phân lớp cá rạn ......................................................................... 46
Hình 3.3. Cấu trúc phân lớp biển đảo ..................................................................... 47

Hình 3.4. Cấu trúc phân lớp san hô ......................................................................... 47
Hình 3.5. Cấu trúc phân lớp phân bố ...................................................................... 48
Hình 3.6. Cấu trúc phân lớp tài nguyên .................................................................. 49
Hình 3.7. Cấu trúc lớp (Classes) trong ontology .................................................... 49
Hình 3.8. Cấu trúc phân lớp (ontograf) trong ontology .......................................... 50
Hình 3.9. Các thuộc tính dữ liệu của Data Properies .............................................. 50
Hình 3.10. Các thuộc tính quan hệ của ontology ontology ..................................... 51
Hình 3.11. thống kê số lượng lớp và thực thể trong ontology metrics ................... 54
Hình 3.12. Giao diện trang chủ hệ thống ................................................................ 57
Hình 3.13. Giao diện hiển thị kết quả tìm kiếm ...................................................... 57
Hình 3.14. Giao diện hiển thị kết quả tìm kiếm ...................................................... 58

ix


MỞ ĐẦU
1. Cơ sở khoa học, ý nghĩa thực tiễn của đề tài.
Cá rạn san hô được biết đến như là “Nhóm cá có đời sống gắn liền với các
sinh cảnh của rạn hoặc một phần trong vòng đời có đời sống liên quan tới rạn san
hô”. Cá rạn là một trong số ít các nhóm sinh vật biển có ý nghĩa khoa học, sinh
thái và giá trị kinh tế quan trọng sống trong hệ sinh thái rạn. Nhiều nhóm cá rạn
san hô có giá trị kinh tế cao đã và đang mang lại nguồn thu nhập đáng kể cho hàng
triệu ngư dân ven đảo, đặc biệt là các các quốc gia có biển đảo như Việt Nam,
Srilanka, Indonesia, Philippin v.v..
Nhu cầu sử dụng tra cứu các loài cá rạn san hô điển hình, thường gặp ở biển
Việt Nam cho việc nghiên cứu khoa học, giảng dạy, quản lý nguồn lợi trong các
Khu bảo tồn biển, tham quan du lịch sinh thái bằng tàu đáy kính, lặn trong các
vùng rạn san hô là rất lớn. Tuy nhiên, cho tới nay việc việc số hóa cho riêng các
loài cá rạn đặc trưng, thường gặp ở biển Việt Nam vẫn chưa được thực hiện. Việc
sử dụng các trang thông tin trên thế giới (thường xây dựng cho khu hệ cá rạn ở

nhiều vùng biển khác nhau trong khu vực và trên thế giới) và ở Việt Nam chỉ dừng
lại một số tập atlas, sách còn rất nhiều hạn chế, chưa phát huy được hiệu quả sử
dụng.
Với sự bùng nổ Công nghệ thông tin, đặc biệt là sự ra đời của Web ngữ nghĩa
(Sematic Web hay Web 3.0) đã tiến thêm một bước tiến mới trong ngành công
nghệ Web, chúng ta không những nhận được các thông tin chính xác hơn khi tìm
kiếm từ máy tính, mà máy tính còn có thể tích hợp thông tin từ nhiều nguồn khác
nhau, biết so sánh các thông tin với nhau hay có thể kết hợp các thông tin đã được
mô tả giàu ngữ nghĩa với bất kì nguồn dữ liệu nào...
Nhằm từng bước tạo điều kiện thuận lợi cho các nhà nghiên cứu về ngư loại
học, nguồn lợi khu hệ cá rạn san hô biển Việt Nam cũng như phục vụ công tác
quản lý, giảng dạy, nuôi cá cảnh biển v.v. Việc nghiên cứu chọn đề tài: “Ứng
dụng Semantic web xây dựng hệ thống tra cứu cá rạn san hô ở biển Việt Nam”
là thực sự cần thiết.
1


2. Mục đích của đề đề:
Mục tiêu chung là: “Ứng dụng Semantic web để xây dựng hệ thống tra cứu
cá rạn san hô ở biển Việt Nam”.
Mục tiêu cụ thể: Nghiên cứu công nghệ Semantic Web và các công cụ liên
quan, xây dựng Ontology về CRSH ở biển Việt Nam tích hợp trong ứng dụng cụ
thể thực tế là website tìm kiếm thông tin giúp người dùng tìm kiếm nhanh, đầy đủ
và chính xác về mặt ngữ nghĩa.
3. Phƣơng pháp và phạm vi nghiên cứu của đề tài:
Phương pháp nghiên cứu lý thuyết:
o Nghiên cứu tài liệu, công cụ và công nghệ liên quan.
o Thu thập dữ liệu, tài liệu về CRSH ở biển Việt Nam
Phương pháp khảo sát:
o Khảo sát mô hình, tìm kiếm các hệ thống tra cứu CRSH hiện có.

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm:
o

Phân tính hệ thống, xây dựng mô hình web ngữ nghĩa tra cứu về

CRSH ở biển Việt Nam
o Các biểu đồ về ontology
4. Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của đề tài.
Ý nghĩa khoa học: Tổng hợp phân tích các vấn đề liên quan đến web ngữ
nghĩa, cung cấp các thông tin chính thống đầy đủ, chi tiết về cá rạn san hô ở biển
Việt Nam cho các nhà nghiên cứu về ngư loại học, nguồn lời cũng như phục vụ
công tác quản lý, giảng dạy, nuôi cá cảnh biển…
Tính thực tiễn: Mở ra hướng mới về nghiên cứu ứng dụng tìm kiếm trên web
ngữ nghĩa các loài cá rạn nói riêng và các loài thủy hải sản nói chung.
5. Bố cục luận văn.
Ngoài nội dung mở đầu và kết luận của luận văn thì bố cục tổng thể của luận
văn được chia thành 03 chương, trong đó:
Chương I. Tổng quan lý thuyết về semantic web.

2


Trong chương này giới thiệu về khái niệm, cấu trúc, các ứng dụng semantic
web, những điểm khác biệt so với các thế hệ web trước, các ngôn ngữ và công
nghệ liên quan.
Chương II. Cá rạn san hô ở biển Việt Nam và giải pháp xây dựng ứng dụng
tra cứu bằng semantic web.
Trong chương này giới thiệu về một số thông tin như đặt điểm, phân bố...
nhu cầu tra cứu thông tin về CRSH ở biển Việt Nam. Phân tích thiết kế và giải
pháp để xây dựng ứng dụng tra cứu.

Chương III. Xây dựng hệ thống tra cứu cá rạn san hô ở biển Việt Nam.
Xây dựng chương trình và triển khai thực tế trên nền web ngữ nghĩa, dựa
trên những phân tích và thiết kế hệ thống đã cho.

3


CHƢƠNG I. TỔNG QUAN LÝ THUYẾT VỀ SEMANTIC WEB
Trong chương này sẽ giới thiệu tổng quát về công nghệ web hiện nay, những
hạn chế của nó và sự ra đời của thế hệ web thứ 3 hay còn gọi là semantic web, web
ngữ nghĩa. Tìm hiểu kiến trúc, các lĩnh vực ứng dụng của web 3.0. Trong đó
nghiên cứu sâu về RDF\RDFS, ngôn ngữ truy vấn dữ liệu SPARQL và Ontology.
1.1. Semantic web – web 3.0
1.1.1. Công nghệ web qua các thời kỳ
Web 1.0 được đưa ra bởi Tim Berners-Lee vào năm 1989/1990[12]. Nó bao
gồm các yếu tố sau:
1 – Là các trang Web tĩnh: Trình bày dựa trên các công nghệ hỗ trợ Web tĩnh
như Netscape hoặc Yahoo không cần sự tương tác nhiều, sử dụng để hiển thị thông
tin là chính.
2 – Là Web không thể tương tác: Người dùng chỉ truy cập và xem thông tin,
không thể đăng bài hay sửa nội dung…
3 – Là các ứng dụng độc quyền: Các ứng dụng phần mềm do nhà cung cấp
Web 2.0 là khái niệm được Dale Dougherty đưa ra năm 2004. Đã đúc kết
được một số đặc tính sau:
1 – Web có vai trò nền tảng, có thể chạy trên mọi ứng dụng.
2 – Tập hợp trí tuệ cộng đồng.
3 – Dữ liệu có vai trò then chốt.
4 – Phần mềm được cung cấp dưới dạng dịch vụ.
5 – Phát triển ứng dụng dễ dàng và nhanh chóng.
6 – Phần mềm có thể chạy trên nhiều thiết bị.

7 – Giao diện ứng dụng phong phú.
1.1.2. Hạn chế của web thế hệ đầu và sự ra đời của semantic web
Hệ thống mạng Internet đã trở nên rộng khắp, là nguồn kiến thức vô tận mang
lại nhiều lợi ích. Cùng với sự phát triển đó là việc một loạt các tiêu chuẩn được
thiết lập rộng rãi và đảm bảo được các thành phần ở các mức độ khác nhau. Tuy
nhiên, tài nguyên thông tin trên Web ngày càng nhiều và đa dạng, điều này làm
4


nảy sinh vấn đề là làm thế nào để tìm kiếm chính xác tài nguyên mình mong muốn.
Với công nghệ web hiện nay, các công cụ tiềm kiếm như Google, Yahoo, Bing…
chỉ giúp chúng ta tìm được những tài liệu có chứa từ khóa. Dữ liệu trong các file
HTML có thể hữu ích ở ngữ cảnh này nhưng vô nghĩa đối với ngữ cảnh khác.
Chính vì vậy Semantic Web, thế hệ web thứ 3 ra đời, bao gồm các dịch vụ
dựa trên nền tảng máy tính có thể hiểu được nội dung thông tin trên web, thông tin
được tìm kiếm một cách nhanh chóng và chính xác hơn, khả năng suy luận thông
minh, dữ liệu liên kết động, khắc phục những hạn chế web hiện tại và đáp ứng tốt
nhu cầu ứng dụng của con người.
1.1.3. Khái niện và lợi ích của semantic web
Semantic web hay còn được gọi là web ngữ nghĩa hay web 3.0, là sự mở rộng
nối tiếp của các web thế hệ trước, được đưa ra bởi Tim Berners-Lee vào khoảng
năm 1998[12]. Web ngữ nghĩa là một cỗ máy tìm kiếm, có khả năng hỗ trợ người
dùng tìm kiếm các thông tin một cách thông minh, chính xác và nhanh chóng hơn.
Lợi ích của web ngữ nghĩa là máy tính có thể hiểu được nội dung thông tin
trên web, thông tin được tìm kiếm một cách chính xác và nhanh chóng hơn, dự liệu
liên kết động và hỗ trợ sự tự động hóa cho các dịch vụ.

Hình 1.1. So sách giữa Web 1.0, Web 2.0 và Web 3.0
5



1.1.4. Kiến trúc phân tầng của semmantic web
Tim Berners Lee đã đưa ra mô hình kiến trúc Web ngữ nghĩa đầu tiên trong
một phiên họp toàn thể vào ngày 28 tháng 2 năm 2001[12], một mô hình kiến trúc
gồm 7 tầng. Trong đó, các tầng trên kế thừa các tầng thấp hơn với cơ sở là các
chuẩn để mô tả siêu dữ liệu và để đảm bảo độ an toàn và giá trị thông tin trở nên
tốt nhất. Mô hình kiến trúc đang được thay đổi và hoàn thiện theo thời gian.

Hình 1.2. Kiến trúc phân tầng Semantic Web qua các thời kỳ
Tầng URI và IRI
URI: Là một chuỗi định danh web như các chuỗi bắt đầu bằng http hay ftp
URL: Bảo đảm việc sử dụng tập các kí tự quốc tế và cung cấp phương tiện
nhằm định danh các đối tượng trong Semantic Web.
Tầng XML
XML: Là một mở rộng của ngôn ngữ đánh dấu cho các cấu trúc tài liệu bất
kỳ, dựa theo chuẩn SGML do tổ chức ISO chuẩn hóa năm 1986. Một XML bao
6


gồm một tập các thẻ đóng và thẻ mở đuộc lồng vào nhau, ở đó mỗi một cặp thẻ có
một cặp các thuốc tính và giá trị. XML sẽ tiếp tục đóng một vai trò quan trọng
trong sự phát triển của Semantic Web.
Tầng RDF và RDFS
RDF: Là công cụ để mô tả thông tin về các tài nguyên cho Semantic Web một
cách linh động. Nó có thể được sử dụng để biểu diễn các thông tin như văn hóa,
đời sống, xã hội...
RDFS: Là một ngôn ngữ Otology cơ bản mô tả đối tượng như thuộc tính, các
lớp. Nó phát triển và mở rộng từ RSF, bổ sung thêm các tập từ vựng để hỗ trợ cho
việc xây dựng Ontology.
Tầng Ontology

Ontology: Là cấu trúc dữ liệu biểu diễn ngữ nghĩa nâng cao. Được phát triển
trên cở sở hạ tầng RDF và RDFS, một Ontology định nghĩa một bộ từ vựng mang
tính phổ biến và thông thường, có cho phép các nhà phát triển chia sẻ thông tin
trong một hay nhiều lĩnh vực.
Tầng Logic
Việc biểi 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.
Chính vì vậy mà các Ontology được ánh xạ sang logic, cụ thể là logic mô tả để có
thể hỗ trợ lập luận.
Tầng Proof
Tầng này sử dụng các luật của lớp trên (lớp Logic) để kiểm tra tính đúng đắn
của một suy diễn nào đó.
Tầng Trust
Tầng này sử dụng các ký hiệu số và các loại tri thức khác. Đây cũng là mức
cao nhất và là khái niệm cốt yếu để đảm bảo tính tin cậy của các ứng dụng trên
web ngữ nghĩa.
Tầng User Interface & Application

7


Đây là tầng cuối cùng của kiến trúc semantic web. Là tầng giao diện giao tiếp
với người sử dụng, nhận yêu cầu từ người dùng và đưa đến các tầng khác cũng như
hiển thị kết quả trả lại người dùng.
1.2. Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực của đề tài trong nƣớc và
quốc tế
1.2.1. Nghiên cứu ứng dụng của semantic web trong nƣớc


Viet Nam - Knowledge and Information Management (VN-KIM)

Miền dữ liệu mà VN-KIM hướng đến là các thực thể được đề cập đến trong

các thông tin quốc tế hàng ngày. Ontology của VN-KIM hiện tại có khoảng 250
lớp và 100 thuộc tính. Cơ sở tri thức hiện có khoảng 80,000 thực thể về các nhân
vật, thành phố, công ty, tổ chức quan trọng và phổ biến trên thế giới.
Chức năng chính của Viet Nam - Knowledge and Information Management là
rút trích và chú thích tự động lớp và danh hiệu của các thực thể có tên xuất hiện
trong các trang báo điện tử tiếng Việt. VN-KIM bao gồm những khối chính sau:
1- Cơ sở tri thức về các nhân vật tổ chức núi non sông ngòi và địa điểm phổ biến
ở Việt Nam.
2- Khối rút trích thông tin tự động từ các trang báo điện tử tiếng Việt.
3- Khối truy hồi thông tin và các trang Web về các thực thể có tên ở Việt Nam.

Hình 1.3. Trang thông tin semantic web VN-KIM
8


1.2.2. Nghiên cứu ứng dụng của semantic web quốc tế


Trang tìm kiếm Swoogle
Swoogle Semantic Web Search Engine là một công cụ tìm kiếm theo ngữ

nghĩa trên Ontology, Document, Term, Across ontology. Swoogle cung cấp dịch
vụ cho người sử dụng qua một giao diện trình duyệt và thông qua các đại lý phần
mềm. Swoogle được phát triển tại Đại học Maryland, Banltimore (UMBC) với sự
tài trợ của Quỹ khoa học quốc gia, DARPA Mỹ. Đây là luận án tiến sĩ Li Ding
dưới sự hướng dẫn của giáo sư Tim Finin.

Hình 1.4. Trang tìm kiếm Swoogle Semantic Web Search Engine



Trang tìm kiếm Falcon
Falcon là một cơ sở hạ tầng cho các ứng dụng Web có ngữ nghĩa, với mục

tiêu cung cấp các công nghệ cơ bản cho việc tìm kiếm, sắp xếp và bản thể học, và
cuối cùng là cho thu nhận tri thức từ các web thông qua một phương pháp tiếp cận
ontology-driven.

Hình 1.5. Trang tìm kiếm Falcons
9




Trang tìm kiếm SWSE
SWSE là từ viết tắt của Semantic Web Search Engine. Nó là một công cụ tìm

kiếm thực thể RDF.

Hình 1.6. Trang tìm kiếm Swse


Trang tìm kiếm Watson
Là một công cụ tìm kiếm bản thể, nó không cố gắng để chỉ số tất cả các tài

liệu web ngữ nghĩa nhưng đặc biệt tập trung vào các ontology Web.

Hình 1.7. Trang tìm kiếm Watson
1.3. Các công cụ và công nghệ liên quan đến semantic web

Trong phần này tác giả giới thiệu và trình bày sâu về các ngôn ngữ ứng dụng
trong nghiên cứu luận văn về đó là RDF,RDFS, ngôn ngữ truy vấn dữ liệu
SPARQL và Ontology
10


1.3.1. RDF, RDFS nền tảng của Web ngữ nghĩa
1.3.1.1. RDF
1.3.1.1.1. Giới thiệu RDF
RDF được hiểu là một tập hợp các nguyên tắc dùng cho ngôn ngữ đánh dấu.
Nó cho phép sự chia sẻ giữa các ứng dụng để trao đổi thông tin sao cho các máy
tính có thể hiểu được các thông tin trên web và tự động nhấn mạnh vào quá trình
xử lý các nguồn thông tin. Nó cũng cung cấp một mô hình dữ liệu, và một cú pháp
đơn giản sao cho các hệ thống độc lập có thể trao đổi và sử dụng nó. Đồng thời, nó
được thiết kế sao cho hệ thống máy tính có thể hiểu được và có thể đọc được thông
tin, chứ không phải chỉ để trình bày dữ liệu cho ngừời dùng. Cú pháp của RDF dựa
trên mô hình dữ liệu, và mô hình này ảnh hưởng đến cách thức mà những thuộc
tính được mô tả và nó cũng làm cho cấu trúc của những mô tả đó trở nên rõ ràng.
1.3.1.1.2. Mô hình RDF
Mô hình cơ bản của RDF gồm có 3 đối tượng: Resource (tài nguyên),
Property (thuộc tính) và Statement (phát biểu).
Bảng 1.1. Mô hình cơ bản của RDF
Resource (tài nguyên):

Property (thuộc tính)

Statement (phát biểu)

- Là một phạm trù rộng - Là loại đặc biết của tài - Một phát biểu xác định
lớn dùng để chỉ mội đối nguyên, chúng mô tả mối thuộc


tính

của

tài

tượng trên web như khái quan hệ giữa các tài nguyên, là một bộ ba
niệm, từ vựng, thực thể, nguyên…

gồm Object – Attribute

tính chất và các quan hệ - Thuộc tính trong RDF – Value (Đối tượng giữa các đối tượng.

được xác định bởi URL

- Mỗi tài nguyên luôn
được định danh bởi URI,
một URI có thể là một
URL hoặc một địa chỉ
Web.
11

Thuộc tính - Giá trị)


1.3.1.1.3. Đồ thị RDF
Tập các bộ ba hợp lại tạo thành đồ thị RDF. Các nút trong đồ thị có thể là các
Subject và Object trong bộ ba và các cung trong đồ thị là Predicate. Cho nên một
bộ ba còn có thể được mô tả dưới dạng nút – cung – nút. Hướng của các đồ thị rất

quan trọng và nó luôn bắt đầu từ chủ ngữ đến tân ngữ.

Hình 1.8. Mối quan hệ giữa các thành phần trong một bộ ba.
Nhằm biểu diễn chi tiết bộ ba trên chúng ta có thể dùng đồ thị RDF để biểu
diễn một phát biểu sau:
Ví dụ: Vu The Thao is the creator of resource http//www.w3.org/Home/vtthao

Hình 1.9. Đồ thị RDF đơn giản
1.3.1.1.4 Namespace, Qualified name

12


Namespace Là một tập các tên, được định danh bởi URL, được sử dụng trong
các tài liệu SML như các “element type” và “attribute name”. Một namespace
được khai báo sử dụng một tập các thuộc tính đã được định nghĩa. Tên của thuộc
tính phải có xmlns hay xmlns như là một Prefix
Một Qualified name bao gồm một prefix mà đã được gán trước đó bởi một
URL theo sau đó là dấu „:‟ và tên cục bộ.
1.3.1.1.5. Literal
Literal được sử dụng để xác định các giá trị như những con số hay ngày tháng
năm bởi ý nghĩa của sự hiển thị một từ vựng. Bất cứ cái gì đó được biểu thị bởi
một giá trị Literal cũng có thể được biểu diễn dưới dạng một URI, nhưng thường
thuận tiện và trực giác hơn để sử dụng các Literal. Literal có hai kiểu sau: Plain
Literal và Typed Literal
Plain Literal: là một chuỗi kết hợp với một thẻ (tag) ngôn ngữ tùy chọn. Điều
này có thể được sử dụng cho văn bản thông thường trong một ngôn ngữ tự nhiên.
Ví dụ:

Hình 1.10. Minh họa kiểu Plain Literal

Ví dụ trên mô tả tuổi của một người là 35. Ở đây ta biểu diễn tuổi của một
người là một kiểu Plain Literal. Giá trị 35 ở đây chỉ là một chuỗi gồm hai kí tự „3‟
và „5‟. Nhưng nếu chúng ta muốn biểu diễn nó là một con số thì phải làm thế nào ?
Bằng cách dùng kiểu Typed Literal chúng ta sẽ có được cách định nghĩa mà chúng
ta muốn.
13


Typed Literal: Được tạo ra bằng cách kết hợp một chuỗi với một định danh
URI để biểu diễn một kiểu dữ liệu đặc biệt nào đó. Kết quả trả về là một nút trong
đồ thị tương tự như kiểu Literal. Kiểu giá trị được biểu diễn bằng Typed Literal sẽ
được ánh xạ đến kiểu giá trị đặc biệt mà ta đã khai báo thông qua URI. Ví dụ khi
muốn biểu diễn tuổi của một người là một kiểu số nguyên thì ta sẽ khai báo như
sau:

Và được biểu diễn bằng đồ thị như sau:

Hình 1.11. Kiểu Typed Literal biểu diễn tuổi
1.3.1.2 Cấu trúc RRF/XML
1.3.1.2.1. Cú pháp RDF/XML
Để biểu diễn các phát biểu RDF theo một cách thức nào đó mà máy tính có
khả năng xử lý được, RDF đã sử dụng rất nhiều ngôn ngữ, một trong nhưng ngôn
ngữ đó là XML. XML được thiết kế để cho phép bất cứ ai tạo ra định dạng tài liệu
riêng của họ và sau đó viết một tài liệu ở định dạng đó. RDF định nghĩa ra một
ngôn ngữ đánh dấu XML đặc biệt, được đề cập đến như RDF/XML, để sử dụng
trong việc biểu diễn thông tin RDF, và trao đổi thông tin giữa các máy. Cú pháp cơ
bản của RDF/XNL được biểu diễn như bảng sau[17]:

14