信息提供類Web服務(wù)的自動(dòng)發(fā)現(xiàn)和自動(dòng)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(lái)的應(yīng)用開發(fā)過(guò)程中，在服務(wù)層對(duì)已有設(shè)施進(jìn)行復(fù)用將具有至關(guān)重要的意義；同時(shí)，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(guò)程中，對(duì)服務(wù)進(jìn)行自動(dòng)發(fā)現(xiàn)、自動(dòng)組合的能力也將變得越來(lái)越重要。
　　 近十年來(lái)，語(yǔ)義Web服務(wù)領(lǐng)域中對(duì)服務(wù)自動(dòng)發(fā)現(xiàn)和自動(dòng)組合問(wèn)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(wèn)題是這些理論和方

2、法大多著眼于對(duì)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(wèn)題本身的復(fù)雜性，導(dǎo)致系統(tǒng)的性能不高，使得自動(dòng)發(fā)現(xiàn)和組合難以得到實(shí)際應(yīng)用。在最近幾年，出現(xiàn)了一些根據(jù)特定場(chǎng)景的針對(duì)性的研究，根據(jù)具體應(yīng)用的需要通過(guò)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(chǎng)景中對(duì)這類服務(wù)自動(dòng)發(fā)現(xiàn)、自動(dòng)調(diào)用、自動(dòng)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(diǎn)：
　　 （1）針對(duì)當(dāng)前現(xiàn)實(shí)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(yǔ)義詞典提出了一個(gè)能識(shí)別簡(jiǎn)單語(yǔ)義、不依賴中心注冊(cè)點(diǎn)的服務(wù)查找方法，雖然不能實(shí)現(xiàn)完全的自動(dòng)化，但不依賴于語(yǔ)義Web服務(wù)需要各方使用本體對(duì)服務(wù)進(jìn)行標(biāo)注這個(gè)目前還未實(shí)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(duì)語(yǔ)義Web環(huán)境，提出了

4、一個(gè)使用OWL本體來(lái)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(yǔ)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(gè)服務(wù)間的功能匹配標(biāo)準(zhǔn)，適用于構(gòu)建自動(dòng)發(fā)現(xiàn)和自動(dòng)調(diào)用過(guò)程。并考察了一個(gè)利用服務(wù)自動(dòng)發(fā)現(xiàn)和自動(dòng)調(diào)用過(guò)程為最終用戶帶來(lái)價(jià)值的應(yīng)用場(chǎng)景。
　　 （3）識(shí)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(dòng)化的另一個(gè)重要應(yīng)用：在數(shù)據(jù)庫(kù)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(kù)視圖，與普通的數(shù)據(jù)源一起以動(dòng)態(tài)執(zhí)行的形式回答用戶提出的數(shù)據(jù)查詢。針對(duì)此場(chǎng)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(duì)一組彼此間通過(guò)OWL對(duì)象型性質(zhì)相連的個(gè)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(gè)體的數(shù)值型性質(zhì)而不是個(gè)體本身。該模型使得服務(wù)的自動(dòng)發(fā)現(xiàn)、調(diào)用過(guò)程比起常見(jiàn)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(yǔ)義Web數(shù)據(jù)查

6、詢語(yǔ)言SPARQL相比，該模型在保留了常用的表達(dá)能力的同時(shí)方便了查詢生成界面的設(shè)計(jì)。
　　 （4）分析了表示動(dòng)態(tài)性知識(shí)的幾個(gè)主要的形式系統(tǒng)，總結(jié)出它們?cè)诓僮髡Z(yǔ)義上的一致性，在此基礎(chǔ)上，提出了一個(gè)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(jiàn)的語(yǔ)義Web服務(wù)功能模型中對(duì)輸入、輸出參數(shù)的語(yǔ)義類型的要求加以放寬、并并入到前提和效果中；語(yǔ)義上，利用該類服務(wù)的特點(diǎn)通過(guò)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(jiǎn)潔

7、但嚴(yán)格地建立了公理語(yǔ)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(yǔ)義類型的特點(diǎn)，完全兼容（2）和（3）中為兩種不同場(chǎng)景所提的功能模型，與通常的模型中使用的操作語(yǔ)義一致：信息提供類服務(wù)被看作一個(gè)給定的世界狀態(tài)內(nèi)的信息查詢，也與語(yǔ)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(wèn)題中組合方案的有效性給出了一個(gè)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(dòng)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(duì)重寫結(jié)果進(jìn)行針對(duì)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(gè)特點(diǎn)，基于一個(gè)“枚舉-組合”過(guò)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