Ứng dụng web ngữ nghĩa để xây dựng hệ thống tra cứu thông tin khoa học của trường cao đẳng CNTT Hữu nghị Việt – Hàn

MỞ ĐẦU

Tính cấp thiết của đề tài

Ngày nay Internet là thuật ngữ tin học rất quen thuộc đối với chúng ta. Với tốc độ phát triển mạnh như hiện nay, Internet đã chứng tỏ nó đang dần trở thành một yếu tố không thể thiếu trong cuộc sống hiện đại.

Với việc đóng một vai trò cực kỳ quan trọng trong hầu hết các lĩnh vực của đời sống, việc tin học hóa các quy trình làm việc là một nhu cầu tất yếu của xã hội. Chính vì vậy, chính phủ Việt Nam đã có nhiều văn bản khuyến khích việc tin học hóa trong quản lý, như Nghị định chính phủ về việc “Ứng dụng công nghệ thông tin trong hoạt động của cơ quan nhà nước” ban hành ngày 01/04/2007, hay như Quyết đinh của Thủ tướng Chính phủ về việc “Phê duyệt chương trình quốc gia về ứng dụng công nghệ thông tin trong hoạt động của cơ quan nhà nước giai đoạn 2011-2015” ban hành ngày 27/08/2010.

Trong lĩnh vực giáo dục và đào tạo, việc ứng dụng công nghệ thông tin vào công tác quản lý, nghiên cứu khoa học góp phần quan trọng trong việc nâng cao chất lượng giáo dục, tạo điều kiện tốt nhất cho các giảng viên chuyên tâm nâng cao chất lượng dạy học.

Thực hiện chủ trương của chính phủ nhằm tăng cường khai thác và ứng dụng công nghệ thông tin (CNTT), để công tác quản lý hoạt động khoa học công nghệ trong trường đại học có sự thống nhất, đáp ứng nhu cầu khai thác, sử dụng của các nhà khoa học cần phải xây dựng hệ thống website quản lý đồng bộ và khoa học, tạo điều kiện thuận lợi trong thời kỳ hội nhập công nghệ thông tin.

Semantic web, web 3.0, web liên kết dữ liệu…là web ngữ nghĩa đại diện cho sự bùng nổ công nghệ lớn tiếp theo trong việc kết nối thông tin. Nó cho phép dữ liệu được liên kết từ một nguồn đến bất kỳ nguồn nào khác và máy tính hiểu được các thông tin này, từ đó chúng có thể thực hiện các nhiệm vụ phức tạp hơn thay cho con người. Một số ứng dụng của web ngữ nghĩa gồm xử lý và tìm kiếm thông minh, tích hợp dữ liệu, trích lọc thông tin, tích hợp thông tin, tự động hóa một số công việc thay con người.

Do đó, tôi chọn đề tài “Ứng dụng web ngữ nghĩa để xây dựng hệ thống tra cứu thông tin khoa học của trường cao đẳng CNTT Hữu nghị Việt – Hàn” làm luận văn tốt nghiệp của mình.

Mục đích và ý nghĩa đề tài

Mục đích

Web ngữ nghĩa giúp việc tìm kiếm thông tin được dễ dàng và hiệu quả hơn. Vì vậy, đề tài sẽ nghiên cứu và ứng dụng các công nghệ của web ngữ nghĩa vào việc xây dựng một hệ thống trợ giúp công tác quản lý các hoạt động khoa học công nghệ giúp tiết kiệm thời gian và công sức mà vẫn đảm bảo chất lượng và quy trình công việc theo yêu cầu.

Ý nghĩa khoa học

Tìm hiểu và vận dụng tốt các công cụ xây dựng web ngữ nghĩa, phương pháp xây dựng ontology về các công trình khoa học nói chung và các đề tài, bài báo về lĩnh vực công nghệ thông tin nói riêng, ứng dụng web ngữ nghĩa về mặt tìm kiếm. Kết quả của đề tài có thể làm tài liệu tham khảo cho các đơn vị quản lý khoa học của các trường cao đẳng, đại học trong việc phát triển hệ thống quản lý các công trình khoa học.

Ý nghĩa thực tiễn

Góp phần tin học hoá trong quản lý hành chính, giúp giảm thiểu giấy tờ và thời gian điều hành tác nghiệp, nâng cao hiệu suất quản lý.

Mục tiêu và nội dung nghiên cứu

Mục tiêu nghiên cứu

Xây dựng kho dữ liệu về đề tài, bài báo khoa học công nghệ chuyên ngành CNTT, hỗ trợ công tác quản lý đề tài của trường Cao đẳng CNTT Hữu nghị Việt – Hàn.

Nội dung nghiên cứu

• Nghiên cứu tổng quan về web ngữ nghĩa và xây dựng bộ từ vựng ontology về quản lý đề tài, bài báo khoa học.
• Các công cụ, thư viện hỗ trợ xây dựng web ngữ nghĩa. Tìm hiểu và chọn những công cụ để phát triển một cách hiệu quả.
• Phân tích và xây dựng hệ thống tra cứu thông tin khoa học của trường Cao đẳng CNTT Hữu nghị Việt – Hàn.
• Thử nghiệm chương trình tại phòng Hợp tác quốc tế và Khoa học công nghệ, trường Cao đẳng CNTT Hữu nghị Việt – Hàn.
• Đánh giá kết quả theo yêu cầu của đề tài.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Trong khuôn khổ của luận văn thuộc loại nghiên cứu và ứng dụng, tôi chỉ giới hạn nghiên cứu các vấn đề sau: Công nghệ web ngữ nghĩa, phương pháp xây dựng ontology.

Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp lý thuyết

• Tiến hành thu thập và nghiên cứu các tài liệu có liên quan đến đề tài.
• Tìm hiểu về web ngữ nghĩa để xây dựng website.
• Nghiên cứu về ontology.

Phương pháp thu thập dữ liệu

• Điều tra, thu thập dữ liệu liên quan tới các công trình khoa học của các cán bộ, giảng viên của trường đã và đang thực hiện.

Phương pháp thực nghiệm

• Xây dựng ontology. Triển khai thực tế trên Internet.
• Kiểm tra, thử nghiệm, nhận xét và đánh giá kết quả.

Bố cục của luận văn

Chương 1. Cơ sở lý thuyết

Chương 2. Phân tích và thiết kế hệ thống

Chương 3. Xây dựng hệ thống và thử nghiệm

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

• 1. GIỚI THIỆU VỀ WEB NGỮ NGHĨA

1. Khái niệm web ngữ nghĩa

Theo W3C, “Semantic Web cung cấp một bộ khung chung cho phép dữ liệu có thể được chia sẻ và tái sử dụng xuyên suốt nhiều ứng dụng, doanh nghiệp và các biên giới cộng đồng”. Thuật ngữ này đã được đặt ra bởi Tim Berners-Lee, cha đẻ của World Wide Web, dùng để chỉ một mạng lưới dữ liệu có thể được xử lý bởi nhiều cỗ máy khác nhau.

Theo Tim Berners-Lee, Web ngữ nghĩa 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 để phát triển các chuẩn chung và công nghệ cho phép máy tính có thể hiểu được nhiều hơn thông tin trên web, sao cho chúng có thể hỗ trợ tốt hơn việc khám phá thông tin (thông tin được tìm kiếm nhanh chóng và chính xác hơn), tích hợp dữ liệu (dữ liệu liên kết động), và tự động hóa các công việc.

Xét về mặt bản chất, Web ngữ nghĩa chỉ là công cụ để con người và máy tính sử dụng để biểu diễn thông tin. Dữ liệu trong Web ngữ nghĩa được đánh dấu, phân lớp, mô hình hóa và được bổ sung thêm các thuộc tính, các mối liên hệ… theo các lĩnh vực cụ thể, qua đó giúp cho các phần mềm máy tính có thể hiểu được dữ liệu và tự động xử lý được những dữ liệu đó. Mục tiêu của Web ngữ nghĩa là phát triển các chuẩn chung và công nghệ cho phép máy tính hiểu được nhiều thông tin hơn trên web nhằm hỗ trợ tốt hơn trong việc khám phá thông tin, tích hợp dữ liệu và tự động hóa các công việc.

1. Sức mạnh của web ngữ nghĩa
2. Kiến trúc web ngữ nghĩa

Semantic Web là một tập hợp các ngôn ngữ. Tất cả các lớp của Semantic Web được sử dụng để đảm bảo độ an toàn và giá trị thông tin trở nên tốt nhất. Kiến trúc của web ngữ nghĩa được minh hoạ trong hình dưới đây:

Hình 1.3. Kiến trúc web ngữ nghĩa

• 1. CÁC CÔNG CỤ VÀ CÔNG NGHỆ LIÊN QUAN ĐẾN WEB NGỮ NGHĨA
     1. Ontology

Theo wikipedia, từ “ontology” tạm dịch là “bản thể luận” có nguồn gốc từ triết học và được dùng trong nhiều lĩnh vực như khoa học máy tính, hệ thống kỹ thuật, kỹ thuật phần mềm, tin sinh học, khoa học thư viện, kiến trúc thông tin và các website ngữ nghĩa như là một dạng biểu diễn tri thức về thế giới hay một phần của nó. Ontology gồm những khái niệm về một lĩnh vực cụ thể, cùng với các thuộc tính và các mối quan hệ giữa chúng.

• • 1. Các ngôn ngữ biểu diễn Ontology

W3C đề xuất hai mô hình chính để biểu diễn Ontology. Mô hình thứ nhất là RDFS dùng để biểu diễn các lớp của tài nguyên và các mối quan hệ giữa các tài nguyên bằng bản thể nhẹ (lightweight ontology). Còn OWL cung cấp vốn từ vựng để mô tả thuộc tính và lớp, mối quan hệ giữa các lớp, đặc điểm của thuộc tính.

• • 1. RDF – nền tảng của web ngữ nghĩa

Một định dạng dữ liệu chính đại diện cho web ngữ nghĩa chính là RDF (Resource Description Framework – Khung mô tả tài nguyên). RDF cung cấp một framework chung cho việc biểu diễn thông tin (dưới dạng đồ thị) vì thế nó có thể được trao đổi giữa các ứng dụng mà không làm mất đi ý nghĩa của thông tin. Nó chủ yếu được dùng để đại diện cho siêu dữ liệu về các nguồn WWW, ví dụ như tiêu đề, tác giả và ngày chỉnh sửa của một trang web. Nhưng nó có thể được sử dụng để lưu trữ bất kỳ dữ liệu nào khác. Tất cả các dữ liệu trong web ngữ nghĩa sử dụng RDF như là ngôn ngữ biểu diễn chính. RDF cung cấp mô hình dữ liệu và cú pháp đơn giản sao cho các hệ thống độc lập có thể trao đổi và sử dụng. Bản thân RDF là một mô tả đồ thị được hình thành bởi bộ ba chủ thể-vị từ-đối tượng (subject – predicate – object). Trong đó:

• Subject chỉ đối tượng đang được mô tả đóng vai trò là chủ thể.
• Predicate (còn được gọi là property) là kiểu thuộc tính hay quan hệ.
• Object là giá trị thuộc tính hay đối tượng của chủ thể đã nêu. Object có thể là một giá trị nguyên thủy (literal) như số nguyên, chuỗi,… hoặc cũng có thể là một tài nguyên.
  • 1. SPARQL

SPARQL [5], [23] là một giao thức và ngôn ngữ truy vấn RDF. Nó tương thích với cấu trúc cụ thể của RDF và dựa trên bộ ba của chúng. SPARQL cho phép thực hiện các câu truy vấn thêm, xóa, tìm kiếm và chỉnh sửa dữ liệu định dạng RDF. Nó cũng được dùng để truy vấn RDFS hoặc từ vựng OWL (được viết dưới dạng RDF).

• 1. MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA SEMANTIC WEB
     1. Tìm kiếm ngữ nghĩa (Semantic Search Engine)
     2. Ứng dụng công nghệ ngữ nghĩa trong lưu trữ và quản lý tài liệu số
     3. Quản lý tri thức (Knowledge Management)
     4. Thương mại điện tử – Hệ thống tư vấn
  2. MỘT SỐ DỰ ÁN NGHIÊN CỨU LỚN HIỆN NAY CỦA WEB NGỮ NGHĨA
  3. KẾT LUẬN CHƯƠNG 1

Chương 1 đã trình bày sơ lược về web ngữ nghĩa, định nghĩa các khái niệm liên quan đến ontology cùng một số xu hướng nghiên cứu hiện nay của nó, các công nghệ và ngôn ngữ liên quan đến web ngữ nghĩa.

PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG

1. THỰC TRẠNG VỀ QUẢN LÝ CÔNG TÁC NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TẠI TRƯỜNG CAO ĐẲNG CNTT HỮU NGHỊ VIỆT – HÀN
   • 1. Tổng quan tình hình quản lý công tác nghiên cứu khoa học tại trường Cao đẳng CNTT Hữu nghị Việt – Hàn
     2. Quy trình quản lý công tác nghiên cứu khoa học
2. MÔ TẢ KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG
   • 1. Mô tả về hệ thống

Hệ thống cho phép cán bộ, giảng viên trường đăng ký và thực hiện đề tài theo quy trình làm việc của trường.

Hệ thống bao gồm 03 nhóm người sử dụng:

• Khách: truy cập website xem các thông tin cơ bản về đề tài.
• Giảng viên: là các cán bộ giảng viên thuộc trường, có quyền vào hệ thống để cập nhật lý lịch khoa học của mình. Xem danh mục các đề tài đã và đang thực hiện. có quyền đăng ký đề tài và cập nhật các thông tin liên quan đến đề tài của mình.
• Chuyên viên phòng Hợp tác quốc tế và Khoa học công nghệ: là quản trị hệ thống. Có quyền quản lý đề tài, quản lý lý lịch khoa học của giảng viên.
  • 1. Các chức năng cơ bản của hệ thống

Tin tức hoạt động

Cung cấp đầy đủ các hoạt động khoa học công nghệ của Nhà trường.

Đề tài KHCN

Cho phép người dùng đăng ký đề tài trực tuyến, theo dõi tình hình đề tài của mình như xem lịch và kết quả xét duyệt và nghiệm thu đề tài.

Quản lý Đề tài KHCN (dành cho quản trị hệ thống)

Hỗ trợ công tác quản lý đề tài khoa học công nghệ như cung cấp thông tin, tiến độ và kết quả thực hiện đề tài.

Quản trị hệ thống có quyền cập nhật, chỉnh sửa các thông tin về đề tài, lý lịch khoa học của giảng viên.

Ngoài ra, quản trị hệ thống có thể sử dụng chức năng tìm kiếm để đề xuất các thành viên Hội đồng xét duyệt, hoặc nghiệm thu có chuyên môn phù hợp với từng đề tài.

Lý lịch khoa học

Giảng viên sử dụng chức năng này để tạo, cập nhật lý lịch khoa học của mình, xem lý lịch khoa học của các giảng viên mình quan tâm.

Thống kê

Thống kê danh mục các đề tài đã và đang thực hiện theo đơn vị. Thống kê đề tài theo năm.

Tra cứu

Chức năng này dùng để tra cứu các thông tin về lý lịch khoa học, các công trình nghiên cứu của giảng viên.

LIÊN HỆ:

SĐT+ZALO: 0935568275

F:\DỮ LIỆU COP CỦA CHỊ YẾN\DAI HOC DA NANG\KHOA HOC MAY TINH\PHAM THI HONG HANH