Chương 1 trình bày tổng quan về các mô hình cơ sở dữ liệu mức khái niệm như mô hình thực thể - mối quan hệ, biểu đồ lớp UML, khái niệm web ngữ nghĩa và ngôn ngữ OWL ontology; khảo sát, phân tích một số công trình nghiên cứu liên quan đến bài toán chuyển đổi giữa mô hình cơ sở dữ liệu mức khái niệm và OWL ontology; phân tích chi tiết các đặc điểm tương đương giữa mô hình cơ sở dữ liệu mức khái niệm và OWL ontology; Từ đó luận án định hướng bổ sung các quy tắc chuyển đổi giữa một mô hình cơ sở dữ liệu mức khái niệm và OWL ontology. Chương 2 tổng hợp và phân tích kết quả chuyển đổi giữa mô hình ER, EER và OWL ontology của một số công trình nghiên cứu, quy tắc hóa thống nhất các quy tắc chuyển đổi theo quy ước của luận án; đề xuất các quy tắc bổ sung chuyển đổi các thành phần của mô hình EER sang OWL ontology; trình bày kết quả thực nghiệm được kiểm chứng trên phần mềm Protégé và các bộ suy luận HermiT 1. Chương 3 tổng hợp và phân tích kết quả chuyển đổi giữa biểu đồ lớp UML và OWL ontology của một số công trình nghiên cứu, quy tắc hóa thống nhất các quy tắc 3 chuyển đổi theo quy ước của luận án; đề xuất bổ sung các quy tắc chuyển đổi một biểu đồ lớp UML sang OWL ontology dựa vào các đặc điểm tương đồng giữa biểu đồ lớp UML và OWL ontology; kết quả thực nghiệm cũng được kiểm chứng trên Protégé và các bộ suy luận. Chương 4 đề xuất các quy tắc trích xuất một mô hình dữ liệu mức khái niệm từ một ontology cho trước; trích xuất các thành phần của mô hình mức khái niệm bằng cách phân tích cấu trúc thành phần của ngôn ngữ OWL ontology.
Vấn đề trích xuất một mô hình cơ sở dữ liệu mức khái niệm từ OWL ontology được xem là việc xác định một ánh xạ ngược của ánh xạ chuyển đổi từ mô hình cơ sở dữ liệu mức khái niệm sang ontology, cho phép "điều tra" một mô hình dữ liệu mức khái niệm có thể đã được sử dụng để thiết kế một ontology. Mỗi phương pháp trích xuất đều được minh họa để kiểm chứng kết quả. Đóng góp của luận án Đóng góp chính trong luận án là bổ sung các quy tắc nhằm cho phép thực hiện việc chuyển đổi giữa một mô hình cơ sở dữ liệu mức khái niệm và OWL ontology. Các đóng góp cụ thể bao gồm: - Kế thừa các quy tắc chuyển đổi từ mô hình ER sang OWL ontology đã đề xuất như chuyển đổi tập thực thể, thuộc tính và mối quan hệ, từ đó luận án đã đề xuất bổ sung các quy tắc chuyển đổi phân lớp chồng lấp, tổng quát hợp nhất, thuộc tính đa trị phức hợp lồng nhau, quan hệ phản xạ.
Luận án đề xuất bổ sung phương pháp chuyển đổi mô hình có yếu tố thời gian TimeER gồm các trường hợp, như yếu tố thời gian của tập thực thể, thuộc tính có yếu tố thời gian, mối quan hệ có yếu tố thời gian, thuộc tính có yếu tố thời gian của mối quan hệ. - Đề xuất bổ sung một số quy tắc chuyển đổi biểu đồ lớp UML sang OWL ontology, cụ thể là chuyển đổi thuộc tính có cấu trúc, thuộc tính có kiểu dữ liệu là lớp, các mối quan hệ kết hợp có lớp kết hợp, quan hệ kết hợp đệ quy, quan hệ kết hợp có yếu tố hạn định, quan hệ phụ thuộc. - Xây dựng phương pháp trích xuất OWL ontology thành mô hình cơ sở dữ liệu mức khái niệm. Cụ thể là bổ sung phương pháp trích xuất thuộc tính phức hợp, mối 4 quan hệ phản xạ của mô hình ER từ OWL ontology.
Đề xuất phương pháp trích xuất các lớp, thuộc tính và các mối quan hệ của biểu đồ lớp UML từ OWL ontology. Luận án được hoàn thành nhưng không tránh những sai sót, vì vậy rất mong nhận được sự góp ý để Luận án được hoàn thiện hơn. TỔNG QUAN VỀ MÔ HÌNH CƠ SỞ DỮ LIỆU MỨC KHÁI NIỆM VÀ ONTOLOGY Mô hình cơ sở dữ liệu là một tập hợp các cấu trúc logic được sử dụng để diễn tả cấu trúc dữ liệu và các mối quan hệ dữ liệu trong một cơ sở dữ liệu. Mô hình cơ sở dữ liệu mức khái niệm tập trung vào bản chất logic của việc biểu diễn dữ liệu.
Do đó, mô hình cơ sở dữ liệu mức khái niệm liên quan tới các đối tượng được biểu diễn trong cơ sở dữ liệu hơn là làm thế nào để biểu diễn nó. Một trong những phương pháp thiết kế cơ sở dữ liệu phổ biến là cách tiếp cận xuất phát từ mô hình ở mức khái niệm. Quá trình này thường được thực hiện như sau: Từ yêu cầu của bài toán trong thế giới thực, người phân tích thiết kế hệ thống sẽ thiết kế CSDL ở mức khái niệm (lược đồ ở mức khái niệm), từ đó thiết kế CSDL ở mức logic (lược đồ ở mức logic) và cuối cùng là thiết kế CSDL ở mức vật lý (lược đồ ở mức vật lý). Nhiều hệ thống phần mềm trước đây được phát triển bằng cách phân tích và thiết kế cấu trúc, phổ biến nhất là mô hình thực thể mối - quan hệ (gọi tắt là mô hình ER) hoặc mô hình ER mở rộng.
Bên cạnh đó, biểu đồ lớp UML cũng được sử dụng để mô hình hóa các hệ thống thông tin bằng tập các thuộc tính và các phương thức nhằm phản ảnh cấu trúc dữ liệu của lớp, cho phép mô tả và phản ảnh tốt thế giới thực. Trên thực tế, hầu hết các ứng dụng trước đây đều được thiết kế từ mô hình dữ liệu mức khái niệm. Vì vậy, có một khối lượng khổng lồ các tài nguyên thông tin trên mạng, điều này làm nảy sinh vấn đề là làm thế nào để tìm kiếm chính xác tài nguyên mình mong muốn. Web ngữ nghĩa ra đời đã giải quyết bài toán đó.
Để làm cơ sở cho luận án, chương này giới thiệu tổng quan về các mô hình cơ sở dữ liệu mức khái niệm, web ngữ nghĩa và ontology. Đồng thời trình bày các kết quả nghiên cứu trước đây liên quan đến việc chuyển đổi giữa các mô hình CSDL mức khái niệm và OWL ontology. Theo đó cấu trúc chương này như sau: Mục 1.1 giới thiệu về các mô hình CSDL mức khái niệm, nhưng mô hình ER và ER mở rộng, biểu đồ lớp UML.2 sẽ giới thiệu về web ngữ nghĩa và ontology.3 khảo sát, phân tích một số công trình nghiên cứu liên quan đến bài toán chuyển đổi giữa mô hình cơ sở dữ liệu mức khái niệm và OWL ontology; phân tích chi tiết các đặc điểm 6 tương đương giữa mô hình cơ sở dữ liệu mức khái niệm và OWL ontology; Từ đó luận án định hướng bổ sung các quy tắc chuyển đổi giữa một mô hình cơ sở dữ liệu mức khái niệm và OWL ontology trong các chương tiếp theo.1 Giới thiệu các mô hình cơ sở dữ liệu mức khái niệm 1.1 Mô hình ER Mô hình ER được đề xuất bởi P.Chen [1] vào năm 1976, đây là mô hình ở mức khái niệm, mô tả chi tiết một cách logic về tổ chức dữ liệu của một hệ thống thông tin. Mô hình ER còn được xem là một trong những mô hình dữ liệu ngữ nghĩa, trên đó có thể xác định được các thực thể của một hệ thống thông tin và ngữ nghĩa của mô hình được thể hiện thông qua mối quan hệ giữa các thực thể.1 Tập thực thể Thực thể là một đối tượng tồn tại mà ta có thông tin về nó và phân biệt được với các đối tượng khác.
Mỗi tập thực thể có một tập các thuộc tính mà thế giới thực yêu cầu lưu trữ và quản lý. Thông tin về mỗi thể hiện trong tập thực thể được xác định bởi một bộ các giá trị của các thuộc tính trong tập thực thể đó. Một thuộc tính hay một tập các thuộc tính mà các giá trị của nó là xác định duy nhất một thể hiện trong tập thực thể được gọi là khóa [2]. Tập thực thể yếu là một khái niệm về tập thực thể mà sự tồn tại của nó phụ thuộc vào sự tồn tại của một hay nhiều tập thực thể khác.
Tập thực thể mà nó phụ thuộc vào gọi là tập thực thể chủ. Tập thực thể yếu có tất cả các đặc điểm của một tập thực thể, tuy nhiên khóa của tập thực thể yếu được gọi là khóa bộ phận mà để định danh được thực thể của tập thực thể yếu cần kết hợp khóa bộ phận và khóa của tập thực thể chủ.2 Thuộc tính Thuộc tính là đặc tính của một thể hiện hay một mối quan hệ trên ER. Thuộc tính gồm: Thuộc tính đơn là thuộc tính không thể phân nhỏ được; Thuộc tính phức hợp là thuộc tính có thể phân thành nhiều thuộc tính thành phần; Thuộc tính đơn trị là thuộc tính chỉ có tối đa một giá trị cho một thể hiện của tập thực thể; Thuộc tính đa trị là thuộc tính có thể có nhiều giá trị cho một thể hiện của tập thực thể. Thuộc tính khóa được sử dụng để xác định duy nhất một thực thể, đảm bảo thỏa điều kiện là một thuộc tính đơn, có thể chỉ có một giá trị, không thể null và phải khác biệt về giá trị.3 Mối quan hệ Để diễn tả số lần tham gia tối thiểu và tối đa của một thực thể vào một mối quan hệ người ta dùng bản số.
Bản số giúp xác định loại của mối quan hệ là 1:1, 1:N, N:1 hay N:N, tức là để xác định mỗi thể hiện của tập thực thể này có liên hệ với tối đa là bao nhiêu thể hiện của tập thực thể kia thông qua mối quan hệ. Mối quan hệ diễn tả sự liên quan giữa một hay nhiều thực thể với nhau và có thể được mô tả thông qua ngữ nghĩa thế giới thực. Giữa các tập thực thể có thể có nhiều mối quan hệ và số lượng các tập thực thể tham gia vào mối quan hệ được gọi là bậc/ngôi của mối quan hệ. Một mối quan hệ R có n tập thực thể tham gia E1, E2, …, En.
Khi đó, thể hiện của mối quan hệ R này là một tập con của tích Descartes E1 E2 … En. Để diễn tả số lần tham gia tối thiểu và tối đa của một thực thể vào một mối quan hệ người ta dùng bản số. Bản số giúp xác định loại của mối quan hệ là 1-1, 1-N, N-1 hay N-N, tức là để xác định mỗi thể hiện của tập thực thể này có liên hệ với tối đa là bao nhiêu thể hiện của tập thực thể kia thông qua mối quan hệ.