Institut de la Francophonie pour l'Informatique Institut National des Télécommunications MÉMOIRE DE FIN D'ÉTUDES MASTER EN INFORMATIQUE Moteurs de composition pour le système d'information sémantique et adaptatif DO Ngoc Kien Responsable de stage : Amel BOUZEGHOUB Ce stage a été réalisé au sein de l'équipe Base des données du département Informatique de l'Institut National des Télécommunications GET/INT 13 septembre 2006 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Remerciements Je tiens tout particulièrement à remercier Amel Bouzeghoub pour sa proposition de ce sujet de stage, son encadrement, ses aides et ses précieux conseils pendant 6 mois de mon stage. Je tiens également à remercier Guy Bernard de m'avoir accueilli chaleureusement dans l'équipe de recherche de l'Institut National des Télécommunications (INT). Je voudrais aussi remercier toutes les personnes qui m'ont aidé et supporté, je pense plus particulièrement à Bruno Defude et Serge Garlatti pour leurs conseils judicieux ainsi que les membres du projet SIAS qui m'ont accompagné dans cette formidable expérience. Mes plus sincères remerciements vont également à tous les professeurs et les personnels de l'Institut de la Francophonie pour l'Informatique (IFI) pour m'avoir enseigné et donné des cours de très bonne qualité pendant mes études à l'IFI.
En n, je remercie ma famille, mes parents et mes amis pour leur soutien, soit-il scienti que, humain ou spirituel. Sans eux, mon travail n'aurait pas abouti. i LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Résumé L'évolution actuelle des systèmes d'information (SI) va vers plus de personnalisation et de réutilisation dans un environnement informatique marqué par la répartition et les techno- logies du web (dont les services web). La notion de composition de ressources (documents, présentations, composants, services web.
Ce stage s'intéresse aux systèmes d'information adaptatifs et sémantiques vues comme des systèmes dynamiques, distribués et adaptatifs fondés sur des mécanismes de composition et des modèles sémantiques. L'idée prin- cipale est donc de chercher à mieux analyser la notion de composition pour être capable de dé nir ensuite des moteurs de composition beaucoup plus réutilisables et exibles. Mots-clefs : Sémantique web, adaptation, services web, composition, système d'information sémantique, ontologies, métadonnées. ii LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Abstract Nowadays, information systems need to deal with large distributed repositories, the reuse of their resources and adaptation.
The composition of documents, components, and web services is one of their main issues. This intership focuses on semantic and adaptive information systems which are viewed as dynamic, distributed and adaptive systems based on composition engines and semantic models. A composition engine has the ability to compute an adapted information system on the y according to user needs. The main goal is to analyze the composition concept for designing composition engines which can be as exible and reusable as we can.
Keywords : Semantic web, adaptation, web services, composition, semantic information system, ontologies, metadata. iii LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Table des matières Résumé ii Abstract iii 1 Introduction 1 1.2 Objectif du stage .3 Environnement de travail .4 Contribution de stage .5 Organisation du mémoire. 4 2 Systèmes de composition existants 5 2.3 Composition et Adaptation .2 Système de composition de ressources pédagogiques .3 Composition et Adaptation. 12 iv LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.3 Composition et Adaptation .4 Système de composition de Web services .3 Composition et Adaptation.
16 3 Modèle de l'utilisateur et techniques d'adaptation 18 3.1 Modélisation de l'utilisateur .2 Adaptation et Recommandation .1 Adaptation dans les systèmes de recherche adaptative .2 Adaptation dans les systèmes hypermédia. 30 4 Proposition d'un moteur de composition et d'adaptation générique 32 4.1 Scénario work ow .1 Architecture du système .2 Proposition de moteur de composition générique .3 Processus de composition générique. 44 v LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.3 Autres moteurs d'inférence .2 Implantation de moteur de composition générique .2 Métadonnées de graphe en F-Logique .3 Implantation de Graphe .4 Algorithme d'instanciation de graphe .3 Application de moteur générique .1 Composition de document virtuel .2 Composition des services web .3 Composition des ressources pédagogiques. 65 6 Conclusions et perspectives 67 6.
68 Bibliographie 72 vi LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Table des gures 2.1 L'architecture de SCARCE .2 L'architecture du système de composition des ressources pédagogiques .3 Un exemple d'une ressource composée dans SIMBAD .4 L'architecture de Trader des services web .1 un exemple de modèle de recouvrement .2 Schéma de modèle de l'utilisateur multi dimensionnel [8] .3 Un modèle de l'utilisateur multi dimensionnel [8] .4 Techniques d'adaptation dans le système hypermédia .1 Un work ow .2 L'architecture basée sur la norme de WFMC .3 Le graphe générique .4 Le diagramme classe du graph .6 Création de graphe .7 Instanciation de graphe .8 Consommation de graphe .1 L'architecture de Ontobroker .2 Utiliser Jess avec OWL .3 L'architecture à 5 couches en général .4 L'architecture de moteur de composition générique à 5 couches .5 Le diagramme de classe du graphe .6 Le diagramme de classe des noeuds. 56 vii LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.7 Les classes de gestion des graphes .8 La anciene et nouvelle structure de code source de Scarce .9 Application du moteur générique pour la composition des services web .10 Architecture de composition de services web utilisant le moteur d'exécution work- ow .11 Architecture de composition de services web utilisant la composition logique et physique de Scarce. 65 viii LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chapitre 1 Introduction 1.1 Problématique Ce stage s'intègre dans le cadre du projet SIAS (Système d'Informations Adaptifs et Sémantiques )1. Ce projet s'inscrit directement dans le cadre des projets structurants initia- lisés par le GET2.
Il est le produit dune collaboration entre l'INT3 et l'ENST-B4. Actuellement, les communautés Adaptive hypermédia, services web (W3C, Web sémantique et Web Intelligence), documents numériques (ACM Symposium on Document Engineering, documents virtuels), E-learning (réseaux d'excellences Prolearn) abordent une problématique commune sous des angles diérents : le besoin de réutiliser des ressources (documents, présenta- tions, composants, services web.) indexées par des métadonnées sémantiques et les ontologies correspondantes pour la conception des nouveaux systèmes d'informations fondés sur le web sémantique et les standards du W3C. La notion même de "moteur de composition" devient dès lors centrale et permet d'aborder le problème de manière plus conceptuelle. L'idée du projet SIAS incitatif est donc de chercher à mieux analyser la notion de composi- tion pour être capable de dé nir ensuite des moteurs de composition beaucoup plus réutilisables et exibles.
Ensuite, c'est de proposer une nouvelle manière de concevoir des SIAS fondée sur la composition. La notion de composition est centrale dans notre vision et la plupart des projets existants au GET dans notre domaine ont déjà développé un, voire même plusieurs moteurs de 1 Site web du projet : http ://sias.org 2 Groupe des Ecoles des Télécommunications. Site web : http ://www.fr 3 Institut National de Télécommunication. Site web : http ://www.fr 4 École Nationale Supérieure des Télécommunications de Bretagne.
Site web : http ://www.fr 1 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.1 Problématique 2 composition comme les projets SIMBAD5 et Scriptures 6. Il est nécessaire d'uni er toutes les propositions déjà faites autour d'un unique moteur de composition su samment exible. Un premier travail à faire est d'étudier ce qui diérencie et uni e les approches basées sur la composition de ressources plutôt statiques (comme des docu- ments) de celles basées sur la composition de programmes (comme les services web). Chacune des approches propose un modèle de composition fondé sur certains principes fondamentaux.
L'adéquation de ceux-ci aux domaines d'application visés garantit sa réutilisation comme l'envi- ronnement de conception de SIAS, mais xe aussi les limites de celui-ci. Une autre dimension est celle du domaine d'application (e-learning, journalisme,. A un certain niveau d'abstraction, trois principes de composition peuvent être étudiés : 1. La composition de ressources statiques qui sont organisées à priori et sélectionnées dyna- miquement à partir de leurs métadonnées ; 2.
La composition de web services qui sont également organisées à priori et sélectionnées dynamiquement à partir de leurs métadonnées décrivant aussi leurs comportements ; 3. La composition dynamique de services web qui génère le schéma de composition en fonc- tion des requêtes des clients lors de l'exécution. Cette analyse doit ensuite nous conduire à proposer une modélisation ne de la notion de composant et de composition. Plusieurs modèles devront être explorés ici à diérents niveaux, même si nous privilégions à priori les modèles issus du sémantique web.
Actuellement, chaque équipe est penchée sur sa propre problématique et ses mécanismes particuliers de composition sans aborder nécessairement le problème de "moteur de composition générique". L'innovation de ce projet réside donc dans l'étude même de la notion de composi- tion, de la réutilisation et de la exibilité des moteurs de composition et de ses impacts sur la conception des systèmes d'information de demain. Notre principale innovation et contribution consiste à généraliser les diérentes avancées de ces équipes et à les intégrer dans un cadre uni é. 5 SIMBAD (Semantic Interoperability for Mobile collaBorative and ADaptive application) est un projet de l'INT qui s'intéresse à la description et à la composition de ressources pédagogiques et de work ows.
6 Scriptures est un projet de l'ENSTB qui s'est intéressé à la composition de ressources multimédia sta- tiques avec le moteur de composition SCARCE [15] appliqué au journalisme, au E-learning et au Knowledge management. Mémoire de n d'études LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.2 Objectif du stage 3 1.2 Objectif du stage Dans le cadre du projet SIAS, ce stage a pour objectifs de : Etudier les approches de composition existantes et les systèmes d'adaptation et person- nalisation ; Proposer un modèle de composition générique ; Appliquer le modèle proposé à la composition de documents virtuels(DV), de services web(SW) et de ressources pédagogiques(RP).3 Environnement de travail Les travaux de recherche qui sont présentés dans ce rapport ont été menés au sein de l'équipe de base de données, du département Informatique (INF) - un des neuf départements de l'INT, situé à Evry, France. Cette équipe regroupe plusieurs enseignants-chercheurs de l'INT travaillant dans le domaine des bases des données, des technologies web, des services et work ow. L'équipe a acquis de très bonnes compétences dans la manipulation complexe de ressources et de services dans un environnement réparti à grande échelle et dynamique (projet GET SIMBAD).
Une thèse s'intéressant particulièrement à la composition dynamique de ressources et à la personnalisation des contenus a été soutenue en 2005. L'INT a participé avec les principales équipes de recherche en EIAH7 française (le laboratoire TRIGONE de Lille entre autre) à l'AS- Plateforme du RTP39 [13]. Les spéci cations d'un portail de mutualisation d'outils (pouvant être vus comme des " services ") pour la communauté EIAH a permis d'identi er les bonnes pratiques en matière d'ingénierie des EIAH facilitant ainsi la réutilisation et la composition des services oerts par la communauté.4 Contribution de stage La principale contribution de ce travail est la proposition d'un modèle de composition générique basé sur les systèmes de composition existants et sa réalisation et son application pour la composition de DV, RP et SW. 7 Environnements Informatiques pour l'Apprentissage Humain Mémoire de n d'études LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.5 Organisation du mémoire 4 1.5 Organisation du mémoire Après avoir présenté de manière succincte le contexte et la problématique de ce stage, je présente maitenant l'organisation générale du mémoire.
La suite du mémoire est composé de 5 chapitres regroupés en 2 parties : Première partie : Etat de l'art Dans cette partie, je présente un état de l'art des systèmes de composition et d'adaptation. Je me focalise sur deux aspects : la composition et l'adaptation au pro l d'utilisateur. Le chapitre 2 fait la synthèse des systèmes de composition existants Scarce, KMP, SIMBAD et SW en mettant en évidence leur points forts et faibles. Le chapitre 3 décrit le modèle de l'utilisateur ainsi que des techniques principales dans un système d'adaptation et personnalisation.