信息提供類Web服務(wù)的自動發(fā)現(xiàn)和自動組合.pdf

1、隨著面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)（SOA）的推廣和Web服務(wù)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，在將來的應(yīng)用開發(fā)過程中，在服務(wù)層對已有設(shè)施進(jìn)行復(fù)用將具有至關(guān)重要的意義；同時，隨著服務(wù)數(shù)量的增多、不同系統(tǒng)間進(jìn)行集成的普遍化，在這一復(fù)用過程中，對服務(wù)進(jìn)行自動發(fā)現(xiàn)、自動組合的能力也將變得越來越重要。
　　 近十年來，語義Web服務(wù)領(lǐng)域中對服務(wù)自動發(fā)現(xiàn)和自動組合問題已經(jīng)有了比較充分的研究，已經(jīng)建立了比較完善的理論體系、提出了為數(shù)眾多的方法。但目前的問題是這些理論和方

2、法大多著眼于對所有Web服務(wù)使用同樣的功能描述和組合方法，通用性較強(qiáng)，但由于問題本身的復(fù)雜性，導(dǎo)致系統(tǒng)的性能不高，使得自動發(fā)現(xiàn)和組合難以得到實際應(yīng)用。在最近幾年，出現(xiàn)了一些根據(jù)特定場景的針對性的研究，根據(jù)具體應(yīng)用的需要通過舍棄一定的表達(dá)能力換取較高的效率和可擴(kuò)展性，本文也本著這樣的思想，選擇了信息提供類服務(wù)這一種特定的Web服務(wù)開展研究，致力于根據(jù)具體應(yīng)用場景中對這類服務(wù)自動發(fā)現(xiàn)、自動調(diào)用、自動組合的需求，提出更合適的功能模型和匹配、組

3、合算法。具體地，主要工作和創(chuàng)新有如下幾點：
　　 （1）針對當(dāng)前現(xiàn)實的Web服務(wù)環(huán)境，運(yùn)用TF-IDF信息檢索技術(shù)、結(jié)合WordNet語義詞典提出了一個能識別簡單語義、不依賴中心注冊點的服務(wù)查找方法，雖然不能實現(xiàn)完全的自動化，但不依賴于語義Web服務(wù)需要各方使用本體對服務(wù)進(jìn)行標(biāo)注這個目前還未實現(xiàn)的假設(shè)，可以在當(dāng)前環(huán)境中提高服務(wù)查找的查全率和查準(zhǔn)率，在以人工為主的開發(fā)中起到輔助作用。
　　 （2）針對語義Web環(huán)境，提出了

4、一個使用OWL本體來表示服務(wù)前提和效果的功能模型，雖然不適用于改變世界類服務(wù)，但能較好地刻畫信息提供類服務(wù)的功能并且在語義Web環(huán)境下具有極強(qiáng)的通用性。相應(yīng)地，提出了此模型下兩個服務(wù)間的功能匹配標(biāo)準(zhǔn)，適用于構(gòu)建自動發(fā)現(xiàn)和自動調(diào)用過程。并考察了一個利用服務(wù)自動發(fā)現(xiàn)和自動調(diào)用過程為最終用戶帶來價值的應(yīng)用場景。
　　 （3）識別出信息提供類服務(wù)與數(shù)據(jù)查詢的相似性，并據(jù)此考察了該類服務(wù)各種任務(wù)自動化的另一個重要應(yīng)用：在數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域提出的數(shù)

5、據(jù)集成系統(tǒng)中加入信息提供類服務(wù)，將其作為一種特殊的數(shù)據(jù)庫視圖，與普通的數(shù)據(jù)源一起以動態(tài)執(zhí)行的形式回答用戶提出的數(shù)據(jù)查詢。針對此場景，為信息提供類服務(wù)提出了另一種功能模型Uniform Query，將該類服務(wù)表示為對一組彼此間通過OWL對象型性質(zhì)相連的個體的數(shù)值型性質(zhì)的查詢，將服務(wù)輸入輸出參數(shù)表示為個體的數(shù)值型性質(zhì)而不是個體本身。該模型使得服務(wù)的自動發(fā)現(xiàn)、調(diào)用過程比起常見的功能模型更精確且宜于理解，更適用于數(shù)據(jù)集成系統(tǒng)；與語義Web數(shù)據(jù)查

6、詢語言SPARQL相比，該模型在保留了常用的表達(dá)能力的同時方便了查詢生成界面的設(shè)計。
　　 （4）分析了表示動態(tài)性知識的幾個主要的形式系統(tǒng)，總結(jié)出它們在操作語義上的一致性，在此基礎(chǔ)上，提出了一個綜合性的信息提供類服務(wù)的功能模型。形式上，該模型將文獻(xiàn)中常見的語義Web服務(wù)功能模型中對輸入、輸出參數(shù)的語義類型的要求加以放寬、并并入到前提和效果中；語義上，利用該類服務(wù)的特點通過直接用蘊(yùn)涵連接詞連接前提和效果形成一階邏輯公式的方式，簡潔

7、但嚴(yán)格地建立了公理語義。該模型充分表達(dá)了信息提供類服務(wù)不改變世界和輸入輸出參數(shù)可能不具有語義類型的特點，完全兼容（2）和（3）中為兩種不同場景所提的功能模型，與通常的模型中使用的操作語義一致：信息提供類服務(wù)被看作一個給定的世界狀態(tài)內(nèi)的信息查詢，也與語義Web服務(wù)主要標(biāo)準(zhǔn)提案OWL-S和WSMO保持了基本的兼容?；谠撃Ｐ?，為信息提供類服務(wù)組合問題中組合方案的有效性給出了一個明確的判定標(biāo)準(zhǔn)。
　　 （5）在該綜合模型的基礎(chǔ)上，基于

8、數(shù)據(jù)集成研究中的一種查詢重寫算法MiniCon提出了一種信息提供類服務(wù)的自動組合方法。具體地，改造MiniCon算法使之支持OWL subClassOf/subPropertyOf推理，并按照（4）中的組合方案判定標(biāo)準(zhǔn)對重寫結(jié)果進(jìn)行針對輸入?yún)?shù)和前提的檢查，最終可為組合服務(wù)生成能直接部署運(yùn)行的BPEL腳本。該方法充分利用了信息提供類Web服務(wù)的兩個特點，基于一個“枚舉-組合”過程先匹配謂詞再綁定變量，與一般基于直接搜索的服務(wù)組合方法相比