BÁO CÁO TỐT NGHIỆP LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÀNH HỆ THỐNG THÔNG TIN XÂY DỰNG ONTOLOGY PHỤC VỤ TÌM KIẾM NGỮ NGHĨA ĐỘNG VẬT RỪNG TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG Học viên: Trần Xuân Trường Cán bộ hướng dẫn: TS. Nguyễn Trần Quốc Vinh Xem tiếp U19 Việt Nam: Pha cứu thua xuất sắc của Minh Long ở trận gặp U19 Trung Quốc : https://www.youtube.com/watch?v=f4HM5... U19 chia tay - Công Phượng và Tuấn Tài ôm nhau khóc nức nở: https://www.youtube.com/watch?v=H2eyD... U19 Việt Nam trình diễn Tiqui-taca thương hiệu Việt: https://www.youtube.com/watch?v=sgknk... Cầu thủ U19 Việt Nam đẫm lệ ngày chia tay: https://www.youtube.com/watch?v=Oiy0-... U19 Việt Nam lập tức dùng liệu pháp ngâm nước đá để hồi phục : https://www.youtube.com/watch?v=XTaGV... Phó chủ tịch VFF Đoàn Nguyên Đức kêu gọi các cầu thủ U19 Việt Nam đoàn kết: https://www.youtube.com/watch?v=UuF-F... Xúc động với hình ảnh cầu thủ U19 Việt Nam dìu nhau đứng dậy : https://www.youtube.com/watch?v=ru87K... Xem tiếp U19 HAGL: Kỳ 1: http://www.youtube.com/watch?v=Yg0cGW... Kỳ 2: http://www.youtube.com/watch?v=BUbSoC... Kỳ 3: http://www.youtube.com/watch?v=OWIjhh... Kỳ 4: http://www.youtube.com/watch?v=R2OOxo... Trần Gia Huy - "Siêu nhân" nhí của lò HAGL Arsenal JMG: https://www.youtube.com/watch?v=JYc0U...

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
BÁO CÁO TỐT NGHIỆP
LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÀNH HỆ THỐNG THÔNG TIN
XÂY DỰNG ONTOLOGY
PHỤC VỤ TÌM KIẾM NGỮ NGHĨA ĐỘNG VẬT RỪNG
TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG
Học viên: Trần Xuân Trường
Cán bộ hướng dẫn: TS. Nguyễn Trần Quốc Vinh
Đà Nẵng, tháng 7 năm 2016

2. NỘI DUNG TRÌNH BÀY
 Giới thiệu
 Bối cảnh, đặt vấn đề
 Mục đích đề tài
 Nội dung triển khai
 Đề xuất giải pháp
 Nghiên cứu tổng quan
 Lý thuyết về Semantic Web
 Lý thuyết về Ontology
 Động vật rừng trên địa bàn thành phố Đà Nẵng
 Phần mềm biên tập và xây dựng ontology
 Xây dựng ontology và phần mềm
 Kết luận và hướng phát triển 2

3. GIỚI THIỆU
 Bối cảnh
 Thành phố Đà Nẵng có lợi thế rất lớn về địa hình và được
thiên nhiên ban tặng cho nhiều sinh vật có giá trị, là một trong
những thành phố hiếm có trên thế giới về đa dạng sinh học,
nơi hội tụ sự đa dạng các hệ sinh thái rừng, biển và sông.
 Hệ động vật rừng của thành phố Đà Nẵng đặc trưng cho khu
hệ động vật Nam Trường Sơn với các loài Voọc vá, Khỉ đuôi
dài,… và Bắc Trường Sơn: Tê tê, Gà tiền, Khỉ vàng.
 Mặc dù sự phân bố loài không đồng đều trong các lớp động
vật nhưng thành phần thì đa dạng, đặc biệt là nguồn gen các
loài quý hiếm như: Gấu, Beo lửa, Mèo rừng, Cu ly, Vọoc vá
Chân nâu, Trĩ sao, Công, Gà tiền,…
3

4. GIỚI THIỆU
 Bối cảnh
 Điều tra, thống kê hệ động vật rừng của thành phố Đà Nẵng đã
được nhiều nhà khoa học, cơ quan, tổ chức thực hiện thông
qua các chương trình, dự án, các đề tài,…
 Việc công bố các nội dung điều tra, thống kê đó trên internet
để cá nhân, tổ chức khác có nhu cầu tìm hiểu, tra cứu thì còn
nhiều hạn chế. Chủ yếu cung cấp tin tức, số liệu thống kê sơ
lược, chưa có website nào cung cấp chức năng tra cứu
chuyên sâu về hệ động - thực vật nói chung và động vật rừng
nói riêng tại thành phố Đà Nẵng.
4

5. GIỚI THIỆU
 Vấn đề đặt ra
 Có website nào cung cấp chức năng tra cứu chuyên
sâu về hệ động - thực vật nói chung và động vật rừng
nói riêng tại thành phố Đà Nẵng?
5

6. GIỚI THIỆU
 Hướng giải quyết
 Xây dựng ontology về động vật rừng thành phố Đà Nẵng.
 Và phần mềm khai thác và tìm kiếm động vật.
 Phù hợp với chủ trương của Thành phố trong việc góp phần bảo
tồn đa dạng sinh học rừng với mục tiêu Thành phố môi trường mà
Thành phố đã đề ra trong đề án "Xây dựng Đà Nẵng - Thành phố
môi trường“.
 Đề xuất thực hiện đề tài “Xây dựng ontology phục vụ tìm
kiếm ngữ nghĩa động vật rừng trên địa bàn thành phố
Đà Nẵng” làm đề tài tốt nghiệp luận văn cao học.
6

7.  Nội dung triển khai
GIỚI THIỆU
7

8.  Nội dung triển khai
ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP
10
Xây dựng ontology dữ liệu động vật
rừng trên địa bàn thành phố Đà Nẵng
Cộng đồng kế thừa,
khai thác và phát triển
Hoàn thiện ontology,
phần mềm tìm kiếm
Phần mềm tìm kiếm
Trọng tâm

9.  Lý thuyết Semantic Web
 Khái niệm
“Semantic Web là sự mở rộng của Web hiện tại mà
trong đó thông tin được định nghĩa rõ ràng cho người và
máy tính có thể cùng làm việc với nhau một cách hiệu
quả hơn” (Tim Berners-Lee)
NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN
11

10.  Lý thuyết Semantic Web
 Kiến trúc
• Lớp Unicode và URI
• Lớp XML
• Lớp XML schema
• Lớp RDF
• Lớp RDF schema
• Lớp ONTOLOGY
• Lớp LOGIC
• Lớp PROOF
• Lớp TRUST
NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN
12

11.  Lý thuyết Ontology
 Các thành phần của ontology:
 “An ontology is a formal, explicit specification of a
shared conceptualization.” (Một ontology là một
hình thức, đặc tả rõ ràng khái niệm chia sẻ)
- R. Studer, R. Benjamins, and D. Fensel.
NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN
13

12.  Lý thuyết Ontology
 Các thành phần của ontology:
Cá thể (Individuals) – Thể hiện
 Cá thể là thành phần cơ bản của một ontology. Các cá thể trong một
ontology có thể bao gồm các đối tượng rời rạc như xe, con cọp…,
cũng như các đối tượng trừu tượng như con số và từ.
Lớp (Classes) - Khái niệm
 Lớp là những nhóm, bộ hoặc tập hợp các đối tượng. Một lớp có thể
gộp nhiều lớp hoặc được gộp vào lớp khác. Một lớp gộp vào lớp
khác được gọi là lớp con của lớp gộp. Điều quan trọng của quan hệ
xếp gộp là tính kế thừa.
NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN
14

13.  Lý thuyết Ontology
 Các thành phần của ontology:
Thuộc tính (Properties)
 Các đối tượng trong ontology có thể được mô tả thông qua việc khai
báo các thuộc tính của chúng. Mỗi một thuộc tính đều có tên và giá
trị của thuộc tính đó. Các thuộc tính được sử dụng để lưu trữ các
thông tin mà đối tượng có thể có.
Mối quan hệ (Relation)
 Quan hệ giữa các đối tượng trong một ontology cho biết các đối
tượng liên hệ với đối tượng khác như thế nào.
NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN
15

14.  Hệ truy vấn SPARQL
 SPARQL là một ngôn ngữ để truy cập thông tin từ các đồ thị
RDF/OWL. SPARQL cung cấp các tính năng sau: trích thông tin
trong các dạng của URI, các nút trống hay giá trị nguyên thủy
hoặc các kiểu được định nghĩa từ các giá trị nguyên thủy, trích
thông tin từ các đồ thị con và xây dựng một đồ thị RDF mới
dựa trên thông tin trong đồ thị truy vấn.
NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN
16

15.  Động vật rừng trên địa bàn thành phố Đà Nẵng
 TS. Đinh Thị Phương Anh (1997), Điều tra khu động – thực vật
và nhân tố ảnh hưởng, đề xuất phương án bảo tồn hợp lý khu
bảo tồn thiên nhiên bán đảo Sơn Trà, Sở Khoa học và Công
nghệ thành phố Đà Nẵng.
 Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn thành phố Đà Nẵng,
Báo cáo tài nguyên rừng thành phố Đà Nẵng.
 Hệ động vật rừng thành phố Đà Nẵng, tác giả Mai Hương,
Website Văn phòng thuộc Ban chỉ đạo thành phố Ứng phó biến
đổi khí hậu và nước biển dâng thành phố Đà Nẵng.
NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN
17

16.  Động vật rừng trên địa bàn thành phố Đà Nẵng
NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN
18
TT Đơn vị thống kê
Sông Bắc-Sông
Nam
Sơn Trà
Bà
Nà
1 Số Bộ 23 25 26
2 Số Họ 60 64 80
3 Số Loài 205 135 256
4
Loài quý hiếm
(Sách đỏ Việt Nam)
34 15 44
Bảng 1.1. Phân bố thành phần loài động vật

17.  Động vật rừng trên địa bàn thành phố Đà Nẵng
NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN
19
Bảng 1.2. Phân bố 3 lớp động vật: thú, chim, bò sát
TT Lớp
Bộ Họ Loài
Sông
Bắc-
Sông
Nam
Sơn
Trà
Bà
Nà
Sông
Bắc-
Sông
Nam
Sơn
Trà
Bà
Nà
Sông
Bắc-
Sông
Nam
Sơn
Trà
Bà
Nà
1 Thú 9 8 8 23 18 26 55 36 61
2 Chim 14 15 16 37 34 46 150 106 178
3 Bò sát 2 2 2 4 8 8 9 24 17
Tổng số 25 25 26 64 64 80 214 165 256

18.  Động vật rừng trên địa bàn thành phố Đà Nẵng
 Nhờ sự tư vấn của Thạc sĩ Nguyễn Văn Khánh, Trường Đại
học Sư phạm, Đại học Đà Nẵng, giảng dạy và nghiên cứu trong
lĩnh vực sinh học.
NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN
20
Xác định: Loài đặc trưng, quý hiếm

19.  Phần mềm biên tập và xây dựng ontology
 Phần mềm Protégé
 Đây là bộ phần mềm mã nguồn mở Java được nghiên cứu và
phát triển từ năm 1998 bởi nhóm nghiên cứu của Mark Musen
thuộc đại học Stanford, California nhằm quản lý các thông tin
trong lĩnh vực sinh y học. Đây là dự án được nhận được sự
quan tâm và tài trợ từ rất nhiều tổ chức, trong đó có Bộ Quốc
Phòng Mỹ. Hiện nay, nó có một cộng đồng hàng nghìn người
sử dụng và đã có rất nhiều miền ứng dụng khác nhau sử dụng
sự hỗ trợ của công cụ này.
 Mã nguồn Protégé có thể được tìm thấy tại website: http://smi-
protege.stanford.edu/.
NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN
21

20.  Xây dựng ontology và phần mềm
XÂY DỰNG ONTOLOGY VÀ PHẦN MỀM
22
Quy trình
Nguồn thông tin,
dữ liệu
Nghiên cứu
Sách đỏ
Website,…
Ontology và
phần mềm
Phần mềm Protégé

21.  Xây dựng ontology động vật rừng
 Quy trình phát triển gồm 7 bước do Stanford Center for Biomedical
Informatics Research đưa ra được đa số các nghiên cứu trước đây
chọn và tuân theo.
 Bước 1: Xác định lĩnh vực và phạm vi của Ontology
 Bước 2: Xem xét việc kế thừa các ontology có sẵn
 Bước 3: Liệt kê các thuật ngữ quan trọng
 Bước 4: Xác định các lớp và phân cấp của các lớp
 Bước 5: Xác định các thuộc tính
 Bước 6: Xác định ràng buộc của các thuộc tính
 Bước 7: Tạo các thể hiện/ thực thể
XÂY DỰNG ONTOLOGY VÀ PHẦN MỀM
23

22.  Xây dựng ontology động vật rừng
 Bước 1: Xác định lĩnh vực và phạm vi của Ontology
 Lĩnh vực cần xây dựng ontology ở đây là thông tin liên quan đến các
loài động vật rừng ở thành phố Đà Nẵng, mà cụ thể là xem xét các
thông tin chi tiết về hình dáng, màu sắc, bộ phận cơ thể, tập tính sinh
sống, thức ăn, cách săn mồi,… bên cạnh đó là thông tin về giá trị
khoa học, kinh tế, thông tin bảo tồn đa dạng sinh học.
 Luận văn này sẽ chủ yếu tập trung vào xây dựng ontology cho một
số loài động vật quý hiếm, mô tả thông tin về các loài đó. Tri thức về
động vật rừng thành phố Đà Nẵng được chia sẻ theo cách cho phép
người dùng tìm được các loài động vật.
XÂY DỰNG ONTOLOGY VÀ PHẦN MỀM
24

23.  Xây dựng ontology động vật rừng
 Bước 2: Xem xét việc kế thừa các ontology có sẵn
 Qua tìm hiểu, việc xây dựng ontology cho động vật nói chung vẫn
còn rất ít, một số nguồn ontology ở nước ngoài, đã xây dựng bằng
tiếng anh và cho phép khai thác nhưng không cho phép kế thừa,
phát triển. Bên cạnh đó, ontology về động vật tại Việt Nam vẫn chưa
có nghiên cứu và xây dựng.
 Vì vậy, không có ontology sẵn có về động vật để kế thừa, yêu cầu
phải nghiên cứu xây dựng từ đầu. Đây là một vấn đề trở ngại nhất
đối với vấn đề nghiên cứu trong luận văn này.
XÂY DỰNG ONTOLOGY VÀ PHẦN MỀM
25

24.  Xây dựng ontology động vật rừng
 Bước 3: Liệt kê các thuật ngữ quan trọng
XÂY DỰNG ONTOLOGY VÀ PHẦN MỀM
26
Động vật Có dây sống
Không có dây sống Thú
Linh trưởng Loài
Máu nóng Máu lạnh
Đẻ trứng Sinh con
Lưỡng cư Bò sát
Chim Bay
Có túi Gặm nhấm
Có vú Mỏ vịt
Cá Chim
Bảng 2.1. Một số thuật ngữ về động vật

25.  Xây dựng ontology động vật rừng
 Bước 3: Liệt kê các thuật ngữ quan trọng
XÂY DỰNG ONTOLOGY VÀ PHẦN MỀM
27
Bảng 2.1. Thuật ngữ về tập tính, sinh sản, thức ăn,…
Thụ tinh trong Thụ tinh ngoài
Chi Lông
Lưỡi Miệng
Móng vuốt Mắt
Đuôi Vây
Xương Cánh
Tim Mang
Bơi Bay
Chạy Bò
Đi Nhảy
Lá Hoa
Quả Chồi non
Địa y Trọng lượng

26.  Xây dựng ontology động vật rừng
 Bước 4: Xác định các lớp và phân cấp của các lớp
XÂY DỰNG ONTOLOGY VÀ PHẦN MỀM
28
Bảng 2.1. Lớp và phân cấp lớp động vật
Wikipedia

27.  Xây dựng ontology động vật rừng
 Bước 4: Xác định các lớp và phân cấp của các lớp
XÂY DỰNG ONTOLOGY VÀ PHẦN MỀM
29

28.  Xây dựng ontology động vật rừng
 Bước 5: Xác định các thuộc tính
 Từ danh sách một số thuật ngữ về tập tính, sinh sản, thức ăn,…ở
mục 2.5.3, có thể xác định thuộc tính của các lớp. Mỗi thuộc tính mô
tả cho một hoặc nhiều lớp. Ví dụ lớp Động vật có các thuộc tính sau:
Có mô trường sống, có phân bố, có trọng lượng, có độ dài, có màu
lông, có cách săn mồi, Có tai, có mắt,…
 Bên cạnh đó, việc xem xét các từ đồng nghĩa cho thuộc tính rất quan
trọng, ví dụ: thuộc tính trọng lượng đồng nghĩa với cân nặng, độ dài
đồng nghĩa với chiều dài, chi đồng nghĩa với tay, chân,…
XÂY DỰNG ONTOLOGY VÀ PHẦN MỀM
30

29.  Xây dựng ontology động vật rừng
 Bước 6: Xác định ràng buộc của các thuộc tính
 Từ các thuộc tính đã xác định, ta xác định kiểu ràng buộc cho thuộc tính là
giá trị, max, min, chuỗi,… Ví dụ, thuộc tính có trọng lượng (cân nặng) là
kiểu số nhận giá trị từ 30kg đến 90kg, tương tự là có độ dài (chiều dài); Có
thân nhận giá trị kiểu chuỗi ký tự (string) khi đó ta mô tả hình dạng thân,
một số đặc điểm trên thân, tương tự là thuộc tính có mắt, có tai, có
đuôi,…Thuộc tính có gia trị khoa học, có biện pháp bảo tồn,…cũng ràng
buộc giá trị kiểu chuỗi ký tự để mô tả về thuộc tính đó.
XÂY DỰNG ONTOLOGY VÀ PHẦN MỀM
31

30.  Xây dựng ontology động vật rừng
 Bước 7: Tạo các thể hiện/ thực thể
XÂY DỰNG ONTOLOGY VÀ PHẦN MỀM
32
Danh sách một số loài động vật quý hiếm đã sử dụng làm
thể hiện:
Bảng 2.1. Thể hiện/ thực thể động vật

31.  Ontology và phần mềm
XÂY DỰNG ONTOLOGY VÀ PHẦN MỀM
33

32.  Ontology và phần mềm
 Hỗ trợ cộng đồng kế thừa và phát triển
XÂY DỰNG ONTOLOGY VÀ PHẦN MỀM
34

33.  Ontology và phần mềm
 Tìm kiếm
XÂY DỰNG ONTOLOGY VÀ PHẦN MỀM
35

34.  Ontology và phần mềm

XÂY DỰNG ONTOLOGY VÀ PHẦN MỀM
36

35. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
 Kết quả đạt được
 Về mặt lý thuyết, nghiên cứu này đã tìm hiểu được các nội dung
kiến thức cơ bản, nêu được những nét đặc trưng, ưu thế của web
semantic. Tìm hiểu được phương pháp, ngôn ngữ, công cụ hỗ
trợ xây dựng ontology, đưa ra được phương pháp xây dựng
ontology động vật rừng.
 Đối với kết quả thực nghiệm, luận văn đã áp dụng kiến thức,
phương pháp đã tìm hiểu để xây dựng ontology cho dữ liệu động
vật rừng trên địa bàn thành phố Đà Nẵng và xây dựng được
phần mềm để hỗ trợ việc khai thác và tìm kiếm ngữ nghĩa dựa
trên ontology động vật đã xây dựng.
37

36. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
 Hạn chế
 Ontology chỉ ở quy mô nhỏ, chưa thật sự lớn và phong phú. Ta cần
phải có được dữ liệu ontology đầy đủ để đánh giá mức độ xử lý tìm
kiếm chính xác cũng như mức độ đáp ứng được bao nhiêu người
dùng truy cập ứng dụng cùng một lúc.
 Đồng thời, phần mềm ứng dụng vẫn còn chủ yếu hỗ trợ cộng đồng
kế thừa và tiếp tục phát triển ontology động vật rừng, chức năng tìm
kiếm vẫn còn đơn giản, cần đưa ra phương pháp tìm kiếm hiệu quả
hơn.
38

37. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
 Hướng phát triển
 Trong tương lai luận văn này có thể tiếp tục phát triển để ứng dụng
được vào thực tiễn. Để đạt được mục đích này cần phải tiếp tục xây
dựng và hoàn thiện ontology, làm phong phú dữ liệu các loài động
vật. Đồng thời dựa trên kinh nghiệm đã có để phát triển ontology
cho thực vật.
39

38. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
 Kiến nghị
 Để việc nghiên cứu xây dựng và phát triển ontology động vật, cũng
như phần mềm hỗ trợ tìm kiếm ngữ nghĩa động vật ngày càng hoàn
thiện và được ứng dụng vào thực tiễn, tôi kính đề nghị Khoa Tin học
– Trường Đại học Sư Phạm và Đại học Đà Nẵng tiếp tục quan tâm,
hỗ trợ và hướng dẫn các học viên có hướng nghiên cứu tương tự
sau này.
40

39. XIN CHÂN THÀNH CẢM ƠN
41