Semantička web-aplikacija za iznajmljivanje smještaja

69 Pages·2017·1.98 MB·Croatian

SVEUČILIŠTE U ZAGREBU
FAKULTET ELEKTROTEHNIKE I RAČUNARSTVA

DIPLOMSKI RAD br. 1431
Semantička web-aplikacija za
iznajmljivanje smještaja
Marin Božinović

Zagreb, lipanj 2017.

Sadržaj
Uvod ...................................................................................................................................... 1
1. Sematički Web ............................................................................................................... 2
1.1. Formati RDF i RDFS ............................................................................................. 4
1.2. Format OWL i ontologija ...................................................................................... 7
1.3. SPARQL .............................................................................................................. 10
2. Apache Jena Fuseki ..................................................................................................... 13
3. Arhitekturalni stil Redux ............................................................................................. 15
3.1. Stanje ................................................................................................................... 16
3.2. Korisničko sučelje ............................................................................................... 16
3.3. Radnja .................................................................................................................. 16
3.4. Reducer ................................................................................................................ 17
3.5. Spremište ............................................................................................................. 18
4. Radni okvir React.js .................................................................................................... 19
4.1. Container ............................................................................................................. 20
4.2. Component .......................................................................................................... 21
4.3. Arhitekuralni stil Redux s radnim okvirom React.js ........................................... 22
5. Semantička web-aplikacija .......................................................................................... 24
5.1. Funkcionalni zahtjevi .......................................................................................... 24
5.1.1. Opis obrazaca uporabe................................................................................. 24
5.1.2. Sekvencijski dijagrami ................................................................................ 29
5.2. Ontologija aplikacije............................................................................................ 32
5.3. Konfiguracija poslužitelja Fuseki ........................................................................ 34
5.4. Generiranje SPARQL upita ................................................................................. 35
5.5. Korisničko sučelje ............................................................................................... 39
Zaključak ............................................................................................................................. 44
Literatura ............................................................................................................................. 45
Sažetak ................................................................................................................................. 46
Summary .............................................................................................................................. 47
Skraćenice ............................................................................................................................ 48
Privitak A ............................................................................................................................. 49
Privitak B ............................................................................................................................. 50
Privitak C ............................................................................................................................. 63
Uvod
Semantička analiza Internet sadržaja otežava pretraživanje web-a i povezivanje
znanja koje web nudi. Semantički web je nadogradnja klasičnog web-a koji uz pomoć
ontologija, odnosno, uz pomoć „znanja o znanju“ olakšava stroju obradu web sadržaja.
Zadatak ovog rada je objasniti semantički web i ontologiju te definirati vlastitu
ontologiju za iznajmljivanje smještaja. Uz to, potrebno je i izraditi samantičku web-
aplikaciju koja omogućava korisnicima filtriranje ponude smještaja uz pomoć semantičkog
rasuđivanja, rezerviranje, ažuriranje i brisanje postojećeg smještaja i stvaranje novih
ponuda. Prilikom razvoja aplikacije potrebno je, za semantičko rasuđivanje, koristiti
programski okvir Apache Jena s poslužiteljem Fusekikomponentom za semantičko
rasuđivanje.
Prvo poglavlje objašnjava ideju i teoriju semantičkog web-a i komponenti koje
omogućuju opisivanje ontologije. U drugom poglavlju je ukratko opisan Fuseki,
komponenta radnog okvira Apache Jena. Treće poglavlje opisuje arhitekturalni stil Redux
koji se koristio prilikom razvoja aplikacije. Tema četvrtog poglavlja je opis radnog okvira
React.js koji se koristio prilikom izrade korisničkog sučelja aplikacije. Peto poglavlje
opisuje procesni tok aplikacije i prikazuje krajnje rješenje rada.
1
1. Sematički Web
World Wide Web je sustav međusobno povezanih hipertekst dokumenata kojem se
pristupa putem Interneta. Tim Berners-Lee je razvio WWW 1989. godine, a 1991. godine
je pušten u javnost. Glavna ideja WWW-a je bilo povezivanje hipertekst dokumenata s
jedinstvenim URL (engl. Uniform Resource Locators) adresama kako bi se korisnicima
omogućio jednostavan pristup tim dokumentima.
Brz tehnološki razvoj je doveo do sve veće potrebe komunikacije između strojeva, a
ne ljudi, za što je WWW bio predviđen. Tim Barners-Lee je definirao semantički web.
Semantički web je nadogradnja klasičnom WWW-u koji sadržaj Internet-a definira
pomoću XML (engl. Extensible Markup Language) dokumenata[1]. XML svojom
strukturom elemenata i atributa omogućava jednostavno opisivanje i povezivanje sadržaja
Interneta, što pojednostavljuje strojnu obradu tih informacija. Osnovne prednosti
semantičkog web-a nad WWW-om su mogućnost višekratnog korištenja informacija u
različitim aplikacijama i bolja strojna obrada semantike informacija što povećava točnost
web tražilica (engl. search engine).
Slika 1.1 prikazuje stog semantičkog web-a[2] koji sadrži:
• URI (engl. Uniform Resource Identifier) – jedinstveni niz znakova koji se koristi za
identificiranje sadržaja
• Unicode – standard za kodiranje, obradu i prikazivanje teksta
• XML – skup pravila za strukturiranje dokumenata u formatu razumljivom i ljudima
i strojevima
• RDF (engl. Resource Description Framework) – metoda konceptualnog opisivanja
i modeliranja informacija u trojke
• RDFS (engl. Resource Description Framework Schema) – opisni jezik za
definiranje rječnika pojmova
• RIF (engl. Rule Interchange Format) – skup pravila za prijelaze iz jednog formata
pravila u drugi
2
• OWL (engl. Web Ontology Language) – skup pravila za opisivanje znanja
ontologije
• SPARQL (engl. SPARQL Protocol and RDF Query Language) – upitni jezik za
dohvaćanje i obradu informacija pohranjenih u RDF formatu.

Slika 1.1 Stog semantičkog web-a

U nastavku poglavlja definirane su ontologije te su opisani glavni dijelovi stoga
semantičkog weba i primjenjivanje semantičkog reasoner-a.
3
1.1. Formati RDF i RDFS
RDF je temeljni format za opisivanje i obradu metapodataka. Aplikacijama koje
izmjenjuju informacije pruža interoperabilnost potrebnu za strojnu obradu. RDF se bazira
na objektima koji omogućuju automatiziranu obradu web sadržaja. Automatizirana obrada
može imati različite primjene kao što su poboljšanje rezultata search engine-a,
kategorizacija sadržaja i opis povezanosti sadržaja. Glavni cilj RDF-a je definiranje
mehanizama za opisivanje sadržaja bez stvaranja pretpostavki o domeni ili semantici
aplikacija koje koriste taj sadržaj[3]. Iako mehanizmi trebaju biti neovisni o domeni,
moraju je moći opisati.
Osnove RDF-a su principi preuzeti iz različitih modela za opisivanje podataka.
RDF svojstva i vrijednosti pridružene tim svojstvima mogu se jednostavno shvatiti kao
ključ-vrijednost par i zbog toga sliče entitet-relacijskom modelu relacijskih baza podataka,
odnosno atributima objekata objektno-orijentiranih programskih jezika.
Osnovni model se sastoji od tri tipa objekata:
1. sadržaj
2. svojstvo
3. izjava.
Sadržaj predstavlja sve što se opisuje RDF-om. Sadržaj može biti cijelo web sjedište,
samo jedna web stranica ili dio web stranice. Sadržaj može biti i objekt koji nije direktno
dostupan putem Interneta. Sadržaj je uvijek definiran URI-em i opcionalno dodatnim
identifikatorom.
Svojstvo je aspekt, karakteristika, atribut ili relacija koja se koriti za opisivanje
sadržaja. Svako svojstvo ima specifično značenje koje definira dozvoljene vrijednosti i tip
sadržaja koji je opisan odnosima s drugim svojstvima.
Sadržaj s pridruženim svojstvom i vrijednošću pridruženu tom svojstvu tvori RDF
izjavu. Sadržaj predstavlja subjekt, svojstvo predikat, a vrijednost svojstva objekt izjave.
Objekt izjave može biti ili drugi sadržaj definiran vlastitim URI-em ili literal.
Prilikom stvaranja RDF izjava, svaka izjava se kreira po modelu <subjekt> ima
<predikat> <objekt>. U modelu, <subjekt> označava sadržaj, odnosno resurs
4
koji opisuje RDF i pridružen mu je URI. Svojstvo pridruženo sadržaju je <predikat>, a
<objekt> je vrijednost svojstva.
Slika 1.2 prikazuje vizualizaciju trojke za primjer „Ora Lassila is the creator of the
resource http://www.w3.org/Home/Lassila“ [3]. Primjer rečenice može se podijeliti na
subjekt http://www.w3.org/Home/Lassila, predikat Creator i objekt Ora Lassila.

Slika 1.2 Vizualizacija RDF trojke

Kôd 1.1 prikazuje RDF reprezentaciju prikazanog primjera.
<rdf:RDF>
<rdf:Description about="http://www.w3.org/Home/Lassila">
<s:Creator>
Ora Lassila
</s:Creator>
</rdf:Description>
</rdf:RDF>
Kôd 1.1 RDF primjer
Prilikom vizualizacije RDF izjava, subjekt se prikazuje kružnicom, predikat
strelicom, a objekt, ovisno o tipu, kružnicom ili pravokutnikom. Ako se objekt definira
drugim resursom, odnosno, ako je definiran URI-em, prikazuje ga se kružnicom, ako je
definiran literalomm, prikazuje ga se pravokutnikom. Smjer strelice je važan i uvijek ide
od subjekta prema objektu izjave.
Jedan od problema RDF-a je što ne nudi mehanizme za deklariranje svojstava ni
mehanizme za definiranje odnosa između svojstava i drugih sadržaja. Kako bi se riješio taj
problem, definira se RDFS kao nadogradnja RDF-u.
RDFS je definiran kao RDF sadržaj koji se može koristiti za opisivanje svojstava
drugih RDF sadržaja koji opisuju vokabulare specifične za pojedine aplikacije. Kako bi se
osiguralo konzistentno korištenje svojstava i klasa, RDFS uvodi niz RDF sadržaja za
stvaranje izjava o ograničavanju RDF podataka.
5