مقدمه
در علم کامپیوتر به جمع آوری اطلاعاتی که دسترسی به منابع اصلی آنها پرهزینه و وقت گیر است Caching می گویند. به عبارت دیگرCaching محیطی است برای ذخیره اطلاعات در خواست شده. در ابتدا اطلاعات درCaching ذخیره می شود و در بازخوانی مجدد اطلاعات از آنها به جای اطلاعات اصلی در خواستی استفاده می شود ، در نتیجه مدت زمان کمتری برای دسترسی به اطلاعات مورد نیاز است. این سیستم بین یک سرور و یک کامپیوتر WORK STATION (یعنی کامپیوتری که به کامپیوتر اصلی یا همان سرور متصل است) برقرار است. ملموس ترین مثال در مورد اینترنت ، مرورگری که شما با آن کار می کنید است. این مرورگر ظاهرا در حال برقراری ارتباط با یک سرور خارج از وب است اما در واقع به یک سرورپراکسی محلی متصل است. شاید بگویید این کار چه مزیتی دارد ؟ مزیت آن این سیستم باعث افزایش سرعت دسترسی به اینترنت می شود. چون سرور پراکسی صفحات وبی که قبلا باز شده اند را در حافظه ذخیره میکند ، هنگامی که شما به این صفحات اختیاج دارید به جای اینکه آن را از سایت اصلی و از محلی دور پیدا کنید به راحتی و به سرعت آنها را از این دستگاه برمی دارید.
تاریخچه
استفاده از عبارت Caching در ادبیات کامپیوتر به مقاله ای در مورد مفهوم سرچشمه گرفتن علم کامپیوتر در مجله IBM[1] در سال 1967 باز می گردد. این مقاله مربوط به حافظه های موجود در مدل های 85 و مدل در حال ساخت 360 بود که در آن Lyle R. Johnson ویراستار مجله از تکنولوژی جدید بافر با سرت بالاتر صحبت به میان آورد و در حالی که کسی به این موضوع فکر نمی کرد او عبارت Caching را که از کلمه Caching در زبان فرانسه به معنای مخفی را پیشنهاد کرد. این مقاله در سال 1968 انتشار یافت و IBM از نویسنده آن تجلیل و قدر دانی به عمل آورد. عبارت Caching پس از مدت کوتاهی به استاندارد پیوست و در ادبیات کامپیوتر مورد استفاده قرار گرفت.
فصل اول
وب
وب جهان‌شمول٬ وب جهان‌گستر٬ یا به طور ساده وب[2] عمده‌ترین محیط خدماتی اینترنت است که امکانات چند رسانه‌ای برای دستیابی به داده‌ها٬ اطلاعات٬ و دانش را در اختیار کاربران قرار میدهد.
وب یک فضای جهانی اطلاعات است که مردم می توانند توسط اینترنت در آن بخوانند یا بنویسند.
1-1 واژه وب
واژهٔ وب (به معنی تار) در بسیاری از ترکیبات «اینترنتی» می آید. کم کم «وب» به‌عنوان واژهٔ بین‌المللی جا افتاده و به منظورهای مختلفی به کار میرود. این واژه معمولاً به صورت اشتباه به جای اینترنت به کار می رود اما وب در حقیقت یکی از خدماتی است که روی اینترنت ارایه میشود (مانند پست الکترونیکی).
همچنین٬ وب مخفف کلمه وب‌سایت[3] است مکان و منظور از وب سایت صفحات مرتبط است. واژهٔ وب‌گاه در پارسی گزینه وب‌سایت شده است.
طرّاحی و معماری وب بر پایه مشارکت‌ها، همکاری‌ها، و تعاملات، انسان‌ها، ماشین‌ها، نرم‌افزار، و عامل‌های هوشمند با یکدیگر استوار است.
وب بسیار محدودتر و ساده‌تر بود، و تنها تعدادی نسبتاً اندک از مؤسّسات گوناگون، دانشگاه‌ها، مراکز تبلیغاتی و غیره به ایجاد مطلب و محتوا بر روی آن مبادرت می‌نمودند. این، در حالی بود که کاربران در وب تنها امکان دسترسی به اطّلاعات موجود و استفاده از آنها را داشتند و نه توان ایجاد و یا تغییر را در وب سایت، کاربران قادرند خود به ایجاد و خلق محتوا اقدام نمایند، آن را ساماندهی و تنظیم کنند، دیگران را در اطّلاعات و داشته‌های خود شریک و سهیم سازند، و یا به انتقاد و تغییر بپردازند.
1-2 خدمات وب
با کمک فن‌آوری خدمات وب[4] میشود سرویس‌ها و خدمتهای گوناگون را در روی اینترنت پراکنده کرد. منظور از خدمت، واحدی کوچک یا بزرگ از نرم‌افزار آماده به کار است که می‌تواند کار یا خدمتی را برای مشترکان خود انجام دهد. .
در دههٔ 1980 میلادی، با پیدایش شبکه‌های رایانه‌ای[5] نوعی تازه از محاسبات به نام محاسبات توزیع شده[6] معمول گردید. در این شیوهٔ نو، سازمانهای بزرگ قادر گردیدند هم داده‌ها و هم پایگاه داده‌های (دادگان‌ها) خود را به پاره‌های کوچک‌تر بخش کرده و در روی شبکه‌ای که ما بین نقاط مختلف برقرار بود، توزیع نمایند. طرّاحی، ساخت و نگهداری چنین سامانه‌های پیچیده‌ای، تنها با پذیرش دشواری‌های فراوان در آن دوران امکان‌پذیر می‌شد. بیشترین چالشها، از ناحیهٔ عدم وجود برنامه‌های کامپیوتری شئ‌گرا[7] و بسیار بلند تراز (very High level) همچون جاوا و بخصوص سکّوی بلندتر از آن یعنی J2EE درآن روزگار بود. هر چند فرایند توزیع محاسبات بر روی شبکه‌ها با ورود به دهه 1990 آسانتر شد، پیچیدگی زیاد اینگونه سامانه‌ها حل نهایی مشکلات و پیشرفتهای اساسی را ناممکن کرده بود. به عنوان شواهد این مدعا میتوان به چالشهای وراء تحمل در اجرای روشهایی همچون CORBA، RMI و DCOM اشاره نمود. حل گسترش‌پذیر (Scalable) اینگونه مسایل مهندسی با ورود فن آوری XML به صحنه محاسبات نو، با نویدها و امیدهای تازه‌ای همراه گردید.
خدمات وب به بسیاری از شاخه‌های دیگر در اینترنت مدرن مربوط است که عبور بدون شرح کوتاهی از هریک از این مطالب غیر ممکن است.
1-3 وب معانی گرا
وب معنایی[8] را میشود فضایی جهانی از جنس محاسبات هوشمند ماشینی تصوّر کرد که در آن تمامی کتاب‌ها، کتاب‌خانه‌ها دانشها، دانش‌نامه‌ها و دانشگان‌ها (پایگاه‌های دانش - Knowledge bases) به صورتی معنی‌گرا و با توانایی درک مفهومی همدیگر در کنار هم قرار خواهند گرفت. آقایTim Berners Lee ، که معروف به پدر وب است، آینده وب را بصورتی بیان کرده که بر خلاف وب کنونی فقط توسط انسان ها قابل فهم نباشد بلکه توسط ماشین ها نیز قابل درک و پردازش است. ایده وب معنایی نیز از همین نکته منشا می گیرد. در زیر سه تعریف مختلف از وب معنایی ارائه شده است:
پروژه ای با هدف ایجاد رسانه ای جهانی برای رد و بدل کردن اطلاعات بصورتی که برای کامپیوتر قابل فهم و پردازش باشد.
وب معنایی، شبکه ای از اطلاعات در مقیاس جهانی است به نحوی است که پردازش آنها توسط ماشین ها به سادگی امکان پذیر است.
وب معنایی شامل داده های هوشمند وب است که توسط ماشین ها قابل پردازش است.
هر چند نزدیکی به تحقّقّ ایجاد چنان فضایی محتاج پیشرفت‌هایی جدید و کلّی نگرانه در بسیاری از زمینه‌های مهندسی، ریاضی، هوش مصنوعی، و به ویژه در زبان‌شناسی، فلسفه، و بسیاری از معارف دیگر انسانی خواهد بود، گام‌های اوّلیّه در این سمت برداشته شده است.
1-3-1 لایه‌های وب معنایی
مولّفه‌های وب معنایی (Components of the Semantic Web): بسیاری از استانداردها و ابزارهای وابسته به فنّاوری XML را میتوان به اینترنت آینده و وب معانی‌نگر نیز مربوط دانست. از آن جمله باید شمای XML (XML Schema)، چارچوب شرح منابع (Resource Descrption Framework-RDF)، شمای RDF (RDF schema)، و زبان هستی‌شناسی وب (Web Ontology LANGUAGE - OWL) را برشمرد.
RDF که زبان پایه استفاده شده در وب معنایی است بر پایه XML بنا نهاده شده اند. XML نیز خود بر اساس Unicode[9] و URI بنا نهاده شده است بنابراین از زبانهای مختلف پشتیبانی می کند. از URI نیز برای مشخص کردن مفاهیم در وب معنایی استفاده می شود، برای مثال URL نوعی URI است که برای مشخص کردن منابع در وب استفاده می شود. قسمت اصلی وب معنایی آنتولوژی ها هستند که ارتباط بین برچسب های اسناد وب معنایی و اشیا واقعی که اسناد مذکور آنها را تشریح می کنند، برقرار می کند. در بالای آنتولوژی قواعد قرار دارد که با استفاده از آنها می توان دانش جدیدی را از دانش موجود نتیجه گرفت. در صورتی که یک چهارچوب استاندارد برای قواعد موجود بوجود آوریم، می توانیم به اثبات برسیم و اثبات های بدست آمده را در کاربرد های مختلف به اشتراک بگذاریم. یکی از اهداف وب معنایی رسیدن به اطمینان است که در بالاترین لایه قرار دارد. در این جهت استاندارد‌های گوناگونی در حال شکل‌گیری و استفاده‌اند. از این میان میتوان FOAF که استانداردی برای ایجاد شبکه اجتماعی است، را نام برد.
زبان تشریح منابع Resource Description Language: زبان HTML که در وب کنونی استفاده می شود توانایی بیان اشیا و روابط بین آنها در وب را ندارد. بنابراین زبان دیگری جهت استفاده در وب معنایی بوجود آمده که RDF نام دارد. RDF زبانی است بر اساس XML که جهت تشریح مفاهیم و ایجاد اسناد در وب معنایی بوجود آمده است. اسناد RDF در واقع حاوی توضیحاتی در مورد اطلاعات در وب معنایی هستند به نحوی که آنها را قابل درک برای ماشین ها می کند. همان طور که در شکل روبرو نشان داده شده است، هر عبارت در RDF بصورت سه قسمت فاعل، گزاره و مفعول بیان می شود. گزاره و فاعل خود از نوع منبع هستند و مفعول نیز می تواند از نوع منبع (Resource) یا رشته ای ثابت (Literal) باشد. برای مثال به جملات زیر توجه کنید:
Buddy Belden owns a business
The business has a Web site accessible at
http://www.c2i2.com/~budstv
Buddy is the father of Lynne
این جملات ممکن است در اسناد یا نامه های یک شرکت موجود باشد و در صورت بیان آنها بصورتی استاندارد می توان از آنها به عنوان دانش در شرکت استفاده کرد. جملات بالا را می توان به صورت سه تایی های زیر مطرح کرد:
<#Buddy><#owns><#business>
<#business><#has-website>
<#Buddy><#father-of><#Lynne>
سه تایی های بالا به زبان N3 مطرح شده اند و علامت # نشان می هد که URI مفهوم مربوطه، سند جاری می باشد. همچنین ابزارهایی جهت نمایش اسناد RDF بصورت گرافی وجود دارد.
1-3-2 سیستم‌های استدلال گر
از آنجا که هدف وب معانی نگر فراهم‌سازی منابع اینترنتی قابل فهم مستقیم و بدون واسطه توسط ماشین است، توانایی بر پردازش زبان هستی‌شناسی وب یکی از ویژگی‌های عمده در سامانه‌هایی‌ست که در آینده به بهره‌برداری از این گونه منابع نیاز دارند.
آینده اینترنت کنونی را باید در وب معنی گرا دانست. وب کنونی برای استفاده کاربران انسانی‌ست، ولی اینترنت جدید فضایی‌ست جهت همکاری‌های دو سره و چندسره انسان - انسان، انسان - ماشین، و بالاخره ماشین - ماشین و هر ترکیبی از اینها، به هر تعداد، و ازهر کجای عالم. خدمات وب تنها گامی ست اولیه در این سو.
1-4 مهندسی دانش
از آنجا که علوم رایانه را باید تلاشی فراگیر در راستای ماشینی کردن توان اندیشه گری در نوع انسان دانست، به زودی دانسته‌های بشر در هر یک از زمینه ها آنقدر عظیم خواهد شد که تنها و تنها خود ماشین قادر به یادگیری و استفاده از آن همه علم خواهد بود. این امر را میشود انگیزه اصلی در مهندسی دانش دانست.
1-5 مزایای مربوط به خدمات وب
بزرگترین مزیت روش نو از ناحیهٔ حضور XML در اکثر ساختار‌های مربوط به خدمات وب می‌‌آید. نیاز به آن همه XML به خاطر غلبه بر عدم مقیاس پذیری شیوه‌های پیشین در مهندسی و ساخت اینترت است. از آنجا که XML متن گراست text-based، شمه‌ای از نرمی و انعطاف پزیری شگفت آوری که در زبان انسان موجود است با سختی و شکنندگی روشهای ماشینی ترکیب شده و ما را به ساخت سامانه‌های بسیار گسترش پذیر توانا می‌‌گرداند.