（計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)專業(yè)論文）基于案例檢索的語(yǔ)義web服務(wù)組合.pdf

摘要 w e b 服務(wù)作為i n t e m e t 上的一種開(kāi)放的、模塊化的應(yīng)用，已經(jīng)得到了工業(yè)界 和學(xué)術(shù)界的廣泛承認(rèn)。然而，單一的w e b 服務(wù)提供的功能難以滿足用戶復(fù)雜的 需求，使得w e b 服務(wù)自動(dòng)組合技術(shù)成為各界研究的焦點(diǎn)。但當(dāng)前的自動(dòng)服務(wù)組 合技術(shù)普遍存在著服務(wù)發(fā)現(xiàn)精確度低、組合過(guò)程復(fù)雜等問(wèn)題，如何有效的改進(jìn)成 為研究的主要方向。 基于案例推理的w e b 服務(wù)組合系統(tǒng)以服務(wù)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)平臺(tái)，使用案例推理的 思想來(lái)進(jìn)行語(yǔ)義w e b 服務(wù)的自動(dòng)組合。該系統(tǒng)包括案例檢索組合和案例修改組 合兩個(gè)部分。案例檢索組合模塊根據(jù)用戶請(qǐng)求，從案例庫(kù)中檢索與之匹配案例， 作為解決方案返回給用戶；若不存在匹配案例，則從現(xiàn)有案例中選出一個(gè)相似案 例，連同一個(gè)服務(wù)依賴關(guān)系圖( s d g ) 提交給案例修改組合模塊，供其進(jìn)行修改。 案例檢索組合模塊包括兩個(gè)子模塊：案例檢索模塊和服務(wù)處理模塊。案例檢索模 塊根據(jù)案例庫(kù)分層索引的組織方式，使用基于參數(shù)狀態(tài)匹配的相似度計(jì)算方法 獲取與用戶請(qǐng)求匹配或相似的案例。服務(wù)處理模塊通過(guò)服務(wù)發(fā)現(xiàn)接口從服務(wù)網(wǎng)絡(luò) 中獲取相關(guān)服務(wù)，并進(jìn)行轉(zhuǎn)換、過(guò)濾等處理，最終生成服務(wù)依賴關(guān)系圖，供案例 修改使用。 基于案例推理的w e b 服務(wù)組合系統(tǒng)通過(guò)案例檢索尋找現(xiàn)有滿足用戶請(qǐng)求的 解決方案，簡(jiǎn)化了組合服務(wù)的生成過(guò)程。當(dāng)不存在匹配案例時(shí)，案例檢索組合模 塊能夠?yàn)榘咐薷牟糠痔峁┮粋€(gè)相似案例及一個(gè)服務(wù)依賴關(guān)系圖，使案例修改模 塊能夠迅速規(guī)劃出組合方案，提高組合的效率。 關(guān)鍵詞：語(yǔ)義w e b 服務(wù)服務(wù)組合案例檢索s d g a b s t r a c t a s8 1 1o p e na n dm o d u l a ra p p l i c a t i o no nt h ei n t e r n e t ，w e bs e r v i c e sh a v eb e e n a d m i t t e db yi n d u s t r i a la n da c a d e m i cw i d e l y h o w e v e r , t h ef u n c t i o no fas i n g l ew e b s e r v i c ec a nn o tm e e tt h ec o m p l e xr e q u i r e m e n t so fu s e r s ，s ot h et e c h n o l o g yo fw e b s e r v i c e sc o m p o s i t i o nh a sb e c o m et h ef o c u so fr e s e a r c h b u tn o w a d a y st h et e c h n o l o g y h a ss o m es h o r t c u t su n i v e r s a l l y , s u c ha sl o wa c c u r a c yo fs e r v i c e s d i s c o v e r i n g c o m p l i c a t e dp r o c e s so fc o m p o s i t i o na n do t h e ri s s u e s ，h o wt oi m p r o v et h i st e c h n o l o g y e f f e c t i v e l yh a sb e c o m et h em a i nd i r e c t i o no fr e s e a r c h w e bs e r v i c e sc o m p o s i t i o ns y s t e mb a s e do nc b ru s e st h es e r v i c en e t w o r k 勰t h e f u n d a m e n t a lp l a t f o r m , a n dc o m p o s i t i o nt h es e m a n t i cw e bs e r v i c e sa u t o m a t i c a l l yb y u s et h ei d e ao fc a s e r e a s o n i n g t h es y s t e mi sc o n s i s t so ft w op a r t s ：c a s er e t r i e v a la n d c a s ea d a p t o r t h ec a s er e t r i e v a l p a r t s e a r c h e st h ec a s e sw h i c hc a nm e e ! u s e r r e q u i r e m e n t si nc a s e b a s ed e p e n do nu s e rr e q u e s t ，a n dr e t u r n e dt ou s e ra ss o l u t i o n s ； w h e nt h e r ei sn os o l u t i o nc a nb er e t u r n e d ，t h es y s t e mw i l ls e l e c tt h ec a s e sw h i c hh a v e t h eh i g h e s ts i m i l a r i t yw i t hu s e rr e q u e s tf r o me x i s t i n gc a s e s ，s u b m i tt oc a s ea d a p t o r p a r tt o g e t h e rw i t has d g , a n dg e n e r a t et h ec o m p o s i t i o ns o l u t i o n t h ec o m p o s i t i o n m o d u l eb a s e do nc a s er e t f i e v a li sc o n s i s t so ft w oc h i l dm o d u l e ：t h ec a s er e t r i e v a l m o d u l ea n ds e r v i c ep r o c e s s i n gm o d u l e t h ec a s er e t r i e v a lm o d u l es e a r c h e st h ec a s e w h i c hi sm e e to rm o s ts i m i l a rw i t hu s e rr e q u e s tb a s e do nh i e r a r c h i c a ls e a r c h i n g m e t h o da n dt h es i m i l a r i t yc o m p u t i n gm e t h o db a s e do np a r a m e t e r - s t a t em a t c h i n g t h e s e r v i c ep r o c e s s i n gm o d u l eo b t a i n sr e l a t e ds e r v i c e sf r o ms e r v i c en e t w o r kb a s e do n s e r v i c ed i s c o v e r yi n t e r f a c e ，t h e nd o i n gs e r v i c ec o n v e r s i o n ，f i l t e ra n do t h e ro p e r a t i o n s ， a n dg e n e r a t e st h es d ga tl a s t ，w h i c hc a nb eu s e db yc a s ea d a p t o r t h ew e bs e r v i c es y s t e mw h i c hb a s e do nc b rf m d sr e s o l u t i o n se x i s t e dt os a t i s f y t h eu s e r st h r o u g hc a s e - r e t r i e v a l i ts i m p l i f i e dt h eg e n e r a t e dp r o c e s so fc o m p o s i t e s e r v i c e s t h ec o m b i n a t i o nm o d u l eb a s e do nc a s e r e t r i e v a li sa b l et os u p p l yas i m i l a r c a s e sa n das d gf o rt h ep a r to fc a s e sm o d i f y i n g i tm a k em o d u l eo fc a s e sm o d i f i e d c a np l a nt h ec o m b i n a t i o np l a n n i n gr a p i d l y ,a n di n c r e a s et h ee f f i c i e n c yo ft h e c o m p o s i t i o n k e yw o r d s ：s e m a n t i cw e bs e r v i c e ，s e r v i c ec o m p o s i t i o n ，c a s er e t r i e v a l ，s d g 獨(dú)創(chuàng)性聲明 本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作和取得的 研究成果，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝之處外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表 或撰寫過(guò)的研究成果，也不包含為獲得苤盜盤堂或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證 書(shū)而使用過(guò)的材料。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中 作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。 學(xué)位論文作者簽名：孱i 富4 簽字日期：砂) 年彭月了日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū) 本學(xué)位論文作者完全了解苤鲞盤堂有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定。 特授權(quán)苤奎盤鱟可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢 索，并采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編以供查閱和借閱。同意學(xué)校 向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤。 ( 保密的學(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)說(shuō)明) 學(xué)位論文作者簽名：彳蘇f 懿 導(dǎo)師簽名： 簽字日期7 年f 月f 日 簽字日期砷年 | 廠月啤日 第章緒論 1 1 課題背景和意義 第一章緒論 隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的繁榮發(fā)展，i n t e r n e t 已經(jīng)成為現(xiàn)代社會(huì)一個(gè)重要的信息基礎(chǔ)設(shè) 施。越來(lái)越多的數(shù)據(jù)資源和應(yīng)用資源依托于i n t e r n e t 成為能夠被公共獲取和訪問(wèn)的 網(wǎng)絡(luò)資源。為了有效地集成開(kāi)放網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的各種資源，w 曲服務(wù)【l 】出現(xiàn)并迅速 成長(zhǎng)為基于i n t e r n e t 構(gòu)造的跨組織分布應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)框架，面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)逐漸 成為流行的企業(yè)i t 架構(gòu)。隨著部署在i n t e r n e t 上的資源不斷豐富，這些可被公共訪 問(wèn)的服務(wù)構(gòu)成了一個(gè)潛在的巨大的標(biāo)準(zhǔn)組件庫(kù)。服務(wù)組合作為面向服務(wù)的體系結(jié) 構(gòu)中實(shí)現(xiàn)資源共享和應(yīng)用集成的主要手段，成為w 曲服務(wù)技術(shù)發(fā)展的自然需求。 語(yǔ)義網(wǎng)【2 】是對(duì)新一代w e b 體系架構(gòu)的一個(gè)偉大構(gòu)想，其基本思想是通過(guò)本體 ( o n t o l o g y ) 和w e b l 為容的語(yǔ)義標(biāo)記，使計(jì)算機(jī)能夠理解并處理網(wǎng)絡(luò)上的信息，從 而更好的協(xié)助人們?cè)趇 n t e r n e t 上發(fā)現(xiàn)資源，處理事務(wù)。在語(yǔ)義網(wǎng)中，隱含在數(shù)據(jù)、 頁(yè)面、程序和其它資源中的語(yǔ)義都通過(guò)合適的語(yǔ)義w e b 標(biāo)記語(yǔ)言來(lái)顯式表示，構(gòu) 成一個(gè)基于知識(shí)的網(wǎng)絡(luò)，使計(jì)算機(jī)可以智能地處理和集成這些信息，從而使網(wǎng)絡(luò) 提供的服務(wù)實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍，因此語(yǔ)義w e b 技術(shù)被譽(yù)為“w e b 技術(shù)的革命”。 語(yǔ)義w e b 服務(wù)是語(yǔ)義網(wǎng)與w e b 服務(wù)相結(jié)合的產(chǎn)物，為w e b 服務(wù)的發(fā)現(xiàn)、執(zhí) 行、解釋和組合的自動(dòng)化都提供了有效的支持。語(yǔ)義w e b 服務(wù)的研究目標(biāo)在于 擴(kuò)展當(dāng)前的w e b ，使w e b 中的所有信息具有定義良好的語(yǔ)義，讓計(jì)算機(jī)能夠理 解和處理，也使得w e b 服務(wù)的組合能夠自動(dòng)化、智能化。 語(yǔ)義w e b 服務(wù)的出現(xiàn)使基于礎(chǔ)規(guī)劃的組合方法成為了可能。將w e b 服務(wù)看 成m 規(guī)劃中的動(dòng)作，通過(guò)輸入輸出參數(shù)、前提和結(jié)果等來(lái)描述w e b 服務(wù)。在服 務(wù)組合時(shí)，只要將w e b 服務(wù)的這些描述映射為動(dòng)作形式化描述，在w e b 服務(wù)空 間中以構(gòu)造w e b 服務(wù)組合為目標(biāo)，通過(guò)形式化的推理來(lái)得出w e b 服務(wù)的組合序 列，動(dòng)態(tài)形成服務(wù)組合方案，同時(shí)也能夠保證規(guī)劃結(jié)果的正確性和完整性。但是 a i 規(guī)劃的組合方法存在著一些問(wèn)題，例如服務(wù)發(fā)現(xiàn)精確度低、規(guī)劃搜索空間過(guò) 大、組合過(guò)程復(fù)雜等。針對(duì)這些問(wèn)題，本文在服務(wù)組合系統(tǒng)框架內(nèi)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn) 了一種基于案例檢索的w e b 服務(wù)組合方法，利用案例檢索的思想實(shí)現(xiàn)服務(wù)組合， 從而簡(jiǎn)化服務(wù)組合的過(guò)程，提高服務(wù)組合的效率和結(jié)果的正確性。 第一章緒論 1 2 研究?jī)?nèi)容和主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn) 基于案例推理的w e b 服務(wù)組合系統(tǒng)將以往成功的組合方案以案例的形式存 儲(chǔ)起來(lái)，通過(guò)對(duì)相似案例的檢索和修改來(lái)自滿足用戶請(qǐng)求的解決方案。本文在該 系統(tǒng)框架內(nèi)，設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了案例檢索組合模塊。案例檢索模塊組合由案例檢索和 服務(wù)處理兩個(gè)模塊組成。它能夠根據(jù)用戶請(qǐng)求，從案例庫(kù)中檢索出與之匹配的案 例，或向案例修改部分提交一個(gè)相似案例和一個(gè)服務(wù)依賴關(guān)系圖( s d g ) ，供其進(jìn) 行案例的修改。主要工作如下： 提出了基于案例推理的w e b 服務(wù)組合系統(tǒng)中案例檢索組合模塊的總體設(shè) 計(jì)。該模塊由案例檢索和服務(wù)處理兩個(gè)子模塊組成。 提出了層次化的案例存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，并設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了相應(yīng)的搜索策略和案例 相似度計(jì)算方法，能夠根據(jù)用戶請(qǐng)求返回與之匹配或相似度最高的案例。 設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了服務(wù)處理模塊。該模塊根據(jù)用戶請(qǐng)求從服務(wù)網(wǎng)絡(luò)中獲取相 關(guān)的服務(wù)，并進(jìn)行處理生成服務(wù)依賴關(guān)系圖，供案例修改使用。 本文創(chuàng)新點(diǎn)主要集中在以下幾個(gè)方面： 利用案例推理的思想解決服務(wù)組合問(wèn)題，簡(jiǎn)化服務(wù)組合的過(guò)程。系統(tǒng)將 以往的服務(wù)組合方案以案例的形式存放在案例庫(kù)中。在給定用戶請(qǐng)求的 情況下，系統(tǒng)將搜索案例庫(kù)，以尋找與用戶請(qǐng)求匹配的案例。一方面，它 可能找到完全匹配用戶請(qǐng)求的案例，從而直接得到解決方案，使復(fù)雜問(wèn) 題得到快速解決：另一方面，它也可能檢索到一個(gè)與用戶請(qǐng)求相似的案 例或案例集，通過(guò)對(duì)不匹配部分的修改得到滿足用戶請(qǐng)求的解決方案， 同時(shí)生成一個(gè)新的案例并添加到案例庫(kù)中，使系統(tǒng)具有學(xué)習(xí)能力。 案例庫(kù)以分層索引的方式對(duì)案例進(jìn)行組織，在檢索時(shí)采用基于參數(shù)狀態(tài) 的相似度計(jì)算方法尋找相似案例，提高案例檢索的效率和準(zhǔn)確性。 通過(guò)對(duì)服務(wù)進(jìn)行處理，構(gòu)建服務(wù)依賴關(guān)系圖，使案例修改能夠直接、準(zhǔn) 確的找到所需的服務(wù)，提高案例修改的效率。 1 3 本文結(jié)構(gòu)安排 全文共分為七章。 第一章是緒論。主要介紹課題的背景、研究的內(nèi)容及意義和本文的創(chuàng)新點(diǎn)。 第二章是文獻(xiàn)綜述。主要介紹了當(dāng)前比較主流的一些w e b 服務(wù)組合方法和技 術(shù)，并分析了這些方法與技術(shù)所存在的問(wèn)題和局限性。 第三章是基于案例推理的服務(wù)組合系統(tǒng)中案例檢索組合模塊的總體設(shè)計(jì)。主 2 第一章緒論 要介紹了服務(wù)組合系統(tǒng)的整體框架及其中案例檢索組合模塊的設(shè)計(jì)和功能。 第四章是案例檢索組合模塊的技術(shù)實(shí)現(xiàn)，主要介紹該模塊的工作流程及其中 案例檢索模塊和服務(wù)處理模塊的功能和實(shí)現(xiàn)方法。 第五章是應(yīng)用案例。通過(guò)一個(gè)實(shí)際應(yīng)用的例子，介紹案例檢索模塊和服務(wù)處 理模塊的界面和結(jié)果演示。 第六章是總結(jié)和展望。主要對(duì)所做工作進(jìn)行總結(jié)，指出目前存在的問(wèn)題，并 對(duì)未來(lái)的工作進(jìn)行展望。 第_ 章文獻(xiàn)綜述 2 1 語(yǔ)義w e b 服務(wù)概述 第二章文獻(xiàn)綜述 w 曲服務(wù)技術(shù)是當(dāng)今i t 業(yè)界的焦點(diǎn)所在，其主要目標(biāo)是在各種異構(gòu)平臺(tái)的基 礎(chǔ)上構(gòu)建一個(gè)通用的與平臺(tái)無(wú)關(guān)、語(yǔ)言無(wú)關(guān)的技術(shù)層，各種不同平臺(tái)之上的應(yīng)用 依靠這個(gè)技術(shù)層來(lái)實(shí)現(xiàn)彼此的連接和集成。w 3 c 對(duì)w 曲服務(wù)的定義【l 】如下：w e b 服務(wù)是由u r i 標(biāo)識(shí)的軟件系統(tǒng)，其接口和綁定可以通過(guò)x m l 進(jìn)行定義，其定義可 以被其它的( w e b 服務(wù)) 軟件系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)，這些系統(tǒng)通過(guò)基于i n t e r n e t 的協(xié)議使用基 于x m l 的消息交互。 由上述定義可以看出，w 曲服務(wù)具有以下幾個(gè)顯著的特征【3 1 ： 完好的封裝性：w e b 服務(wù)作為一個(gè)部署在w e b 上的對(duì)象，自然具備了對(duì) 象的良好封裝性，使用者只能看到該對(duì)象提供的功能列表。 松散耦合：對(duì)于調(diào)用者來(lái)說(shuō)，只要w e b 服務(wù)的調(diào)用結(jié)構(gòu)不變，w e b 服務(wù) 實(shí)現(xiàn)的任何變化對(duì)他們來(lái)說(shuō)都是透明的。一個(gè)服務(wù)的實(shí)現(xiàn)發(fā)生變化時(shí)， 調(diào)用者不會(huì)感覺(jué)到這個(gè)變化。 使用標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議規(guī)范：作為w e b 服務(wù)，其所有公共的協(xié)約完全需要使用開(kāi) 放的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議進(jìn)行描述、傳輸和轉(zhuǎn)換。 高度可集成能力：由于w e b 服務(wù)采用簡(jiǎn)單的、易于理解的標(biāo)準(zhǔn)w e b 協(xié)議 作為組件對(duì)外接口描述和協(xié)同描述規(guī)范，完全屏蔽了不同軟件平臺(tái)的差 異，實(shí)現(xiàn)了很高的可集成性。 通常的，一個(gè)最基本的w 曲服務(wù)架構(gòu)【4 5 ，6 】由服務(wù)提供者、服務(wù)請(qǐng)求者和服務(wù) 代理組成，服務(wù)提供者通過(guò)w 曲服務(wù)接口描述語(yǔ)言w s d l 7 】描述接口，服務(wù)提供 者和服務(wù)請(qǐng)求者分別通過(guò)u d d i 8 1 規(guī)范在服務(wù)代理中發(fā)布和發(fā)現(xiàn)w 曲服務(wù)，服務(wù)提 供者和服務(wù)請(qǐng)求者通過(guò)s o a p 9 】協(xié)議進(jìn)行交互。 要對(duì)w e b 服務(wù)進(jìn)行調(diào)用、組合，對(duì)服務(wù)進(jìn)行詳細(xì)的描述是至關(guān)重要的。w e b 服務(wù)的基本描述語(yǔ)言w s d l 描述了w e b 服務(wù)的消息結(jié)構(gòu)和操作集合。但是 i n t e m e t 上海量的資源使得這些信息對(duì)于服務(wù)發(fā)現(xiàn)和組合來(lái)說(shuō)，顯得有些力不從 心。 語(yǔ)義網(wǎng) 2 ( s e m a n t i cw e b ) 的出現(xiàn)和迅速發(fā)展使得i n t e r n e t 上的資源能夠被更高 效、快捷的查找和訪問(wèn)。w 曲服務(wù)也因?yàn)槠滹@著的特點(diǎn)和廣泛的應(yīng)用，同樣要求 s e m a n t i cw e b 對(duì)其提供予以支持。語(yǔ)義w e b 服務(wù)( s e m a n t i cw e bs e r v i c e ) 就足兩者 4 第二章文獻(xiàn)綜述 相結(jié)合的產(chǎn)物。為w 曲服務(wù)添加語(yǔ)義信息是為了讓計(jì)算機(jī)不但能夠理解w 曲服務(wù) 描述的語(yǔ)法，而且能夠明確地解釋和執(zhí)行任務(wù)，這也為w e b 服務(wù)組合的自動(dòng)化實(shí) 現(xiàn)提供了可能。語(yǔ)義w 曲服務(wù)的描述語(yǔ)言目前還沒(méi)有一致的規(guī)范，常用的描述語(yǔ) 言有以下幾種： 1 o 億s o w l s t l 0 1 是一種基于o w l t l l l 的w 曲服務(wù)描述語(yǔ)言。o w l 本質(zhì)上是一種描述 邏輯，描述了概念和概念之間的關(guān)系，o w l s 建立在o w l 之上，提供了一系列 本體來(lái)描述w e b 服務(wù)的能力和屬性。 o w l s 中描述服務(wù)基本信息的主要有三類本體：服務(wù)輪廓( s e r v i c e p r o f i l e ) ， 服務(wù)過(guò)程模型( s e r v i c e m o d e l ) 和服務(wù)的綁定信息( s e r v i c e g r o u n d i n g ) ，如圖2 1 所 示。 圖2 - 1o w l - s 服務(wù)本體 s e r v i c e p r o f i l e 描述服務(wù)的發(fā)布信息，如服務(wù)提供的功能、服務(wù)的輸入輸出、 服務(wù)執(zhí)行的前提條件、產(chǎn)生的結(jié)果等。服務(wù)使用者通過(guò)s e r v i c e p r o f i l e 來(lái)選擇和 定位服務(wù)。 s e r v i c e m o d e l 包含了對(duì)服務(wù)參數(shù)的完整描述，同時(shí)也包含了對(duì)服務(wù)抽象流程， 包括原子服務(wù)和復(fù)合服務(wù)的描述。 s e r v i c e g r o u n d i n g 描述了與編程相關(guān)的傳輸層的消息和信息，包括如何訪問(wèn) 服務(wù)，如何序列化消息以及如何傳輸信息等等。目前的o w l s 標(biāo)準(zhǔn)支持o w l s 描述的服務(wù)到w s d l 描述的服務(wù)的綁定。 2 w s m o 5 第二章文獻(xiàn)綜述 w s m o ( w e bs e r v i c em o d e l i n go n t o l o g y ) t m 打。7 w s m f ( w e bs e r v i c e m o d e l i n gf r a m e w o r k ) f ”】，它描述t w e b 服務(wù)所有的相關(guān)特征，從而使得w e b ：j 艮務(wù) 的發(fā)現(xiàn)、選擇、組合、執(zhí)行和監(jiān)測(cè)都能夠自動(dòng)化進(jìn)行。 w s m o 主要包括四個(gè)部分：本體定義，w e b 服務(wù)描述，用戶目標(biāo)描述和協(xié) 商器( m e d i a t o r ) 。 本體定義主要描述了本體中的概念，概念之間的關(guān)系以及使用的協(xié)商器等信 息。 w e b 服務(wù)描述主要包括服務(wù)的功能描述、接口描述、非功能性屬性描述和使 用的協(xié)商器描述。 用戶目標(biāo)描述主要包括用戶所需要的非功能性需求，導(dǎo)入的本體庫(kù)，使用的 協(xié)商器，所需的w e b 服務(wù)的功能及接口等信息。 協(xié)商器主要描述了不同本體之間的映射關(guān)系，包括源本體描述，目標(biāo)本體描 述等信息。 3 w 曲p d d l p d d l ( p l a n n i n gd o m a i nd e f i n i t i o nl a n g u a g e ) 1 1 4 1 是一種a i 規(guī)劃中用于定義領(lǐng) 域的語(yǔ)言，多用來(lái)進(jìn)行領(lǐng)域的定義和問(wèn)題的描述。w e bp d d l t s l 是蒞p d d l 基礎(chǔ) 上擴(kuò)展而來(lái)的用于描述w 曲服務(wù)的語(yǔ)言。在w e bp d d l 中，領(lǐng)域的定義類似于 o w l s 中關(guān)于本體的描述，包括類型的聲明、公理、動(dòng)作及動(dòng)作的前件后件等。 上述的語(yǔ)義w e b 服務(wù)描述語(yǔ)言的目的都是為了讓計(jì)算機(jī)能夠更好的理解 w e b 服務(wù)的信息，從而使得服務(wù)組合能夠自動(dòng)化、智能化。基于m 規(guī)劃的w e b 服務(wù)組合方法大多都是基于上述語(yǔ)言描述的服務(wù)來(lái)進(jìn)行的，其他組合方法則多數(shù) 基于w s d l 描述進(jìn)行。當(dāng)前o w l 已成為w 3 c 的建議標(biāo)準(zhǔn)，因此，基于o w l 的w e b 服務(wù)描述語(yǔ)言o w l s 也成為主流的語(yǔ)義w e b 服務(wù)描述語(yǔ)言，本文的基 于案例檢索的w e b 服務(wù)組合也是基于o w l s 的。 2 2 服務(wù)網(wǎng)絡(luò)概述 w 曲服務(wù)的體系機(jī)構(gòu)是基于三種角色( 服務(wù)提供者、客戶端和服務(wù)注冊(cè)中心) 之間的交互，它是一種“面向服務(wù)的體系架構(gòu)( s o a ) t 1 6 1 ，6 1 。在這個(gè)體系架構(gòu)中， 服務(wù)注冊(cè)中心是不可或缺的一部分。通常，服務(wù)注冊(cè)中心是一個(gè)可搜索的服務(wù)描 述注冊(cè)中心，服務(wù)提供者在此發(fā)布他們的服務(wù)描述( 功能性描述、非功能性描述 等) 。在靜態(tài)綁定階段或動(dòng)態(tài)綁定階段，服務(wù)請(qǐng)求者可以在這里查找服務(wù)并獲取 服務(wù)的綁定信息。 目前，比較主流的w e b 服務(wù)注冊(cè)中心往往是類u d d i 的，它們使用x m l 文 6 第_ 章文獻(xiàn)綜述 檔來(lái)描述企業(yè)及其提供的w e b 服務(wù)，并維護(hù)w e b 服務(wù)的全球目錄。這種基于 u d d i 或其變體的w e b 服務(wù)注冊(cè)模型由于缺少對(duì)w e b 服務(wù)之間關(guān)系的語(yǔ)義描述， 存在著以下一些弊端： 僅僅存放w e b 服務(wù)的名稱、領(lǐng)域等基本信息，只能基于關(guān)鍵字進(jìn)行服務(wù) 的發(fā)現(xiàn)、匹配，導(dǎo)致查全率和查準(zhǔn)率不高。 缺乏w e b 服務(wù)語(yǔ)義屬性的描述，在面向業(yè)務(wù)流程集成，需要通過(guò)w e b 服務(wù)的語(yǔ)義屬性特征來(lái)查詢。 缺乏w e b 服務(wù)間關(guān)系的描述，無(wú)法提供更具靈活性和可用性的服務(wù)分類 機(jī)制。 側(cè)重于功能性要求的服務(wù)發(fā)現(xiàn)算法顯然無(wú)法滿足q o s 的要求 缺乏對(duì)w e b 服務(wù)自動(dòng)組合的進(jìn)一步支持。 目前，許多研究致力于修正現(xiàn)有u d d i 注冊(cè)模型的缺陷，對(duì)該模型進(jìn)行了相 應(yīng)的改進(jìn)和擴(kuò)展，比如利用本體技術(shù)來(lái)提高查全率，利用哈希表來(lái)提高查找效率， 但是都沒(méi)有從根本上解決當(dāng)前w e b 服務(wù)注冊(cè)模型所面臨的主要問(wèn)題。 基于語(yǔ)義的w 曲服務(wù)關(guān)系網(wǎng)絡(luò)( s e r v i c e sn e t w o r k , s n ) 【1 7 1 ，主要從描述w e b 服務(wù)的語(yǔ)義和服務(wù)相互間的關(guān)系兩個(gè)方面做出了改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了一種網(wǎng)絡(luò)狀的w 曲 服務(wù)信息組織方式，即一個(gè)基于語(yǔ)義的w 曲服務(wù)關(guān)系嘲絡(luò)，支持服務(wù)的發(fā)布、發(fā) 現(xiàn)以及服務(wù)自動(dòng)組合和服務(wù)關(guān)系的自動(dòng)推理。服務(wù)網(wǎng)絡(luò)是由w e bs e r v i c e 作為網(wǎng)絡(luò) 的節(jié)點(diǎn)，與之關(guān)系組成三維立體鉸鏈的嘲絡(luò)。具體分為兩層：抽象服務(wù)層和具體 服務(wù)層。 層次結(jié)構(gòu)如圖2 2 所示： 圖2 2 服務(wù)網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu) 服務(wù)網(wǎng)絡(luò)主要提供以下的功能： 對(duì)外提供發(fā)布w e b 服務(wù)的注冊(cè)服務(wù)，以服務(wù)本體( s e r v i c eo n t o l o g y ) 的 7 第二章文獻(xiàn)綜述 形式來(lái)存儲(chǔ)、組織、管理w e b 服務(wù)：支持基于語(yǔ)義的服務(wù)查詢，即w e b 服務(wù)的發(fā)現(xiàn)、匹配。 自動(dòng)手動(dòng)的挖掘w e b 服務(wù)之間的關(guān)系，為基于關(guān)系演算的動(dòng)態(tài)服務(wù)組合 提供支持。 同時(shí)支持基于w s d l 描述的w e b 服務(wù)和語(yǔ)義w e b 服務(wù)( 比如用o w l s 描述，可擴(kuò)充對(duì)其他w e bs e r v i c e s 語(yǔ)義描述語(yǔ)言的支持) 。 以網(wǎng)絡(luò)的形式將可用w e b 服務(wù)組織成一個(gè)服務(wù)生態(tài)系統(tǒng)( s e r v i c e s e c o s y s t e m ) ，借助于服務(wù)之間的關(guān)系改進(jìn)服務(wù)的組合、查找、維護(hù)等操 作。 服務(wù)網(wǎng)絡(luò)中主要定義了以下幾種關(guān)系： ， 等價(jià)關(guān)系：接口屬性( 輸入輸出) 完全一致，實(shí)現(xiàn)功能完全一致，可以相 互替換( 一種特殊的替換關(guān)系) 。 替換關(guān)系：替換關(guān)系是一種有向的關(guān)系，服務(wù)c 1 實(shí)現(xiàn)的功能服務(wù)c 2 全 部能夠?qū)崿F(xiàn)，則服務(wù)c 2 可替換服務(wù)c 1 ( 反之不一定) 。 相似關(guān)系：服務(wù)f 1 與服務(wù)d 2 存在功能上的重疊，則稱之為服務(wù)f 1 相 似于服務(wù)d 2 ，服務(wù)d 2 相似于服務(wù)f l 。 組合關(guān)系：服務(wù)c 3 的實(shí)現(xiàn)由服務(wù)a 1 ，c 2 等組成，則服務(wù)a 1 ，c 2 至i 雙 務(wù)c 3 之間存在組合關(guān)系。 調(diào)用關(guān)系：b 1 服務(wù)調(diào)用了e 1 服務(wù)，則b l 服務(wù)到e 1 服務(wù)存在調(diào)用關(guān)系。 時(shí)間關(guān)系：不同服務(wù)在發(fā)生時(shí)間方面的先后次序關(guān)系。 基于案例推理的w e b 服務(wù)組合系統(tǒng)是建立在服務(wù)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)之上來(lái)進(jìn)行服務(wù) 組合的，使用了服務(wù)網(wǎng)絡(luò)中服務(wù)發(fā)現(xiàn)的接口以及服務(wù)網(wǎng)絡(luò)中的服務(wù)節(jié)點(diǎn)。由于服 務(wù)網(wǎng)絡(luò)對(duì)各種離散的w e bs e r v i c e 信息進(jìn)行重新的歸納、整理，轉(zhuǎn)換成了富有語(yǔ) 義的本體形式；利用精巧設(shè)計(jì)的挖掘算法對(duì)w e b 服務(wù)間的關(guān)系進(jìn)行挖掘，從而 使服務(wù)發(fā)現(xiàn)的接口準(zhǔn)確快捷，能夠達(dá)到復(fù)用開(kāi)發(fā)所要求的查找精度和查找速度， 較大程度上提高了系統(tǒng)的精度和效率。 2 3 服務(wù)組合概述 2 3 1 服務(wù)組合的概念 w 曲服務(wù)組合作為w 曲服務(wù)一項(xiàng)重要的增值功能，為服務(wù)的重用與自動(dòng)化集 成提供了應(yīng)用的基礎(chǔ)。由于目前尚沒(méi)有統(tǒng)一的定義，不同的研究人員分別從不同 的角度和側(cè)重點(diǎn)對(duì)它進(jìn)行了研究和定義。本文引用了如下定義1 8 】：利用i n t e m e t 第_ 章文獻(xiàn)綜述 上分布的現(xiàn)有w 曲服務(wù)，根據(jù)用戶的應(yīng)用需求，自動(dòng)地選擇合乎需要的服務(wù)，在 服務(wù)組合支撐平臺(tái)的支持下，按照一定的規(guī)則協(xié)同完成服務(wù)請(qǐng)求。w e b 服務(wù)組合 可以利用較小的、較簡(jiǎn)單的、且易于執(zhí)行的輕量級(jí)服務(wù)來(lái)創(chuàng)建功能更為豐富、更 易于用戶定制的復(fù)雜服務(wù)，從而能夠?qū)⑺缮Ⅰ詈系?、分散在i n t e r n e t 上的各類相關(guān) w 曲服務(wù)有機(jī)地組織成一個(gè)更為可用的系統(tǒng)，支持企業(yè)內(nèi)、外部的企業(yè)應(yīng)用集成 e a i 和電子商務(wù)等網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。 2 3 2 服務(wù)組合的特點(diǎn) 從w e b 服務(wù)組合的定義可以看出，w e b 服務(wù)組合應(yīng)該具有以下一些特點(diǎn)【l 9 】： 層次性和擴(kuò)展性：w e b 服務(wù)組合通過(guò)重用并組裝己有的w e b 服務(wù)來(lái)生成 一個(gè)粗粒度的服務(wù)，使得組合w e b 服務(wù)具有層次性和擴(kuò)展性。 動(dòng)態(tài)與自適應(yīng)性：w e b 服務(wù)組合是一個(gè)動(dòng)態(tài)與自適應(yīng)的過(guò)程，它在標(biāo)準(zhǔn) 協(xié)議的基礎(chǔ)上，根據(jù)客戶的需求，對(duì)封裝特定功能的現(xiàn)有服務(wù)進(jìn)行動(dòng)態(tài) 地發(fā)現(xiàn)、組裝和管理。 提高了交易過(guò)程的自動(dòng)化程度：w e b 服務(wù)組合通過(guò)動(dòng)態(tài)的語(yǔ)義分析與服 務(wù)盼自動(dòng)化匹配，減少了不必要的人工干預(yù)，易于實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)電子商務(wù)交 易過(guò)程的自動(dòng)化。 提高了軟件生產(chǎn)率：通過(guò)重用己有的服務(wù)，并自動(dòng)化地生成新的服務(wù)或 系統(tǒng)，極大提高了軟件的生產(chǎn)效率。 2 4 當(dāng)前主要的服務(wù)組合方法及存在的問(wèn)題 當(dāng)前學(xué)術(shù)界和工業(yè)界都從不同角度對(duì)w 曲服務(wù)組合進(jìn)行了大量研究口0 1 ，提出 了多種w e b 服務(wù)組合的方法和技術(shù)，較為主流的有以下幾種： 2 4 1b p e l 4 w s b p e l 4 w s 2 l 】( b u s i n e s sp r o c e s se x e c u t i o nl a n g u a g ef o rw e bs e r v i c e s ，簡(jiǎn)稱 b p e l ) 是i b m 、微軟和b e a 公司于2 0 0 2 年提出的基于工作流的w e b 臣務(wù)組合描述 語(yǔ)言。其作用是將一組現(xiàn)有的服務(wù)整合起來(lái)，從而定義一個(gè)新的w e b 服務(wù)。它能 夠?qū) e b 服務(wù)調(diào)用、數(shù)據(jù)操作、故障拋出或流程終止等不同動(dòng)作連接起來(lái)，創(chuàng)造 出復(fù)雜的流程。與之相似的方法還有e f l o w l 2 2 】等。 b p e l 通過(guò)一個(gè)流程將w e b 服務(wù)組合起來(lái)，流程中的每一步稱作活動(dòng) ( a c t i v i t y ) 。b p e l 定義了原子活動(dòng)和結(jié)構(gòu)化活動(dòng)來(lái)控制流程，定義了伙伴( p a r t n e r ) 9 第二章文獻(xiàn)綜述 和伙伴鏈接( p a r t n e r l i n k ) 用來(lái)將不同的w e b 服務(wù)納入流程。另外，b p e l 還支持 異步消息處理、異常處理、事務(wù)處理和業(yè)務(wù)生命周期管理。b p e l 是當(dāng)前工業(yè)界 主流的w e b 服務(wù)組合描述語(yǔ)言，直接采用b p e l 進(jìn)行w e b 服務(wù)組合是一種手動(dòng) 組合方法，由于b p e l 的描述都是基于x m l 格式的，因此使用b p e l 語(yǔ)言組合 w e b 服務(wù)的效率不高，容易出錯(cuò)。 2 4 2w e bc o m p o n e n t w e bc o m p o n e n t t 2 3 】借鑒了軟件工程中的一些思想，將w 曲服務(wù)看成一個(gè)w 曲 構(gòu)件，給出一個(gè)相應(yīng)的類的定義，將組合邏輯封裝在類的定義里。一旦w e b 構(gòu)件 類被定義，那么它就能被復(fù)用、泛化、細(xì)化和擴(kuò)張。完整的w e b 構(gòu)件組合方法包 括三個(gè)階段：規(guī)劃、定義和實(shí)現(xiàn)，并且定義了與類定義相對(duì)應(yīng)的基于x m l 的服 務(wù)組合規(guī)范語(yǔ)言( s e r v i c ec o m p o s i t i o ns p e c i f i c a t i o nl a n g u a g e ，s c s l ) ，定義了根據(jù) 成員服務(wù)關(guān)系如何構(gòu)造一個(gè)復(fù)合服務(wù)的服務(wù)組合規(guī)劃語(yǔ)言( s e r v i c ec o m p o s i t i o n p l a n n i n gl a n g u a g e 。s c p l ) 及基于s c p l 的服務(wù)組合執(zhí)行圖( s e r v i c ec o m p o s i t i o n e x e c u t i o ng r a p h ，s c e g ) 。 2 4 3g o l o g 美國(guó)斯坦福大學(xué)開(kāi)發(fā)了一種基于m 規(guī)劃技術(shù)的、采用g o l o g 語(yǔ)言的進(jìn)行w e b 服務(wù)自動(dòng)組合的系統(tǒng)【2 4 2 5 1 。g o l o g 是一種建立在情景演算( s i t u a t i o nc a l c u l u s ) 2 6 1 基 礎(chǔ)之上的邏輯編程語(yǔ)言，通過(guò)提供更高層次的過(guò)程和用戶定制的約束描述來(lái)解決 w 曲服務(wù)組合問(wèn)題。g o l o g 被用來(lái)作為一種表示推理問(wèn)題的形式化方法，其主要 思想是通過(guò)軟件對(duì)w 曲服務(wù)進(jìn)行推理，從而自動(dòng)地執(zhí)行w e b 服務(wù)的發(fā)現(xiàn)、調(diào)用、 組合以及交互。用戶提出的需求和約束通過(guò)情景演算的一階謂詞語(yǔ)言來(lái)描述。系 統(tǒng)中每一個(gè)w 曲服務(wù)被看做一個(gè)活動(dòng)，包括原子活動(dòng)和復(fù)雜活動(dòng)。原子活動(dòng)是改 變事物狀態(tài)的可感知活動(dòng)，復(fù)雜活動(dòng)是多個(gè)原子活動(dòng)的組合。增強(qiáng)的g o l o g 被用 來(lái)形式化的描述目標(biāo)和進(jìn)行推理，從而產(chǎn)生合適的規(guī)劃。 2 4 4s h o p 2 s h o p 2 2 7 1 是由馬里蘭大學(xué)提出的一種基于a i 規(guī)劃方法，其針對(duì)某個(gè)特定的領(lǐng) 域，提供一個(gè)通用的、高層的w 曲服務(wù)組合模板，針對(duì)不同的用戶需求，對(duì)模板 進(jìn)行個(gè)性化。高層的組合模板經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)化成為層次化任務(wù)網(wǎng)絡(luò)h t n 2 8 , 2 9 , 3 0 的領(lǐng)域模 板，然后再根據(jù)用戶的需求進(jìn)行分層分解，最終得到一系列原子任務(wù)，并最終映 射成一系列w 曲服務(wù)的組合。在高層任務(wù)進(jìn)行分解時(shí)，往往有很多不同的分解方 1 0 第二章文獻(xiàn)綜述 式，根據(jù)當(dāng)前狀態(tài)對(duì)不同的用戶需求選擇不同的任務(wù)分解方式，從而實(shí)現(xiàn)w 曲服 務(wù)組合模板的個(gè)性化。 2 4 5s w o r d m e d j a h e d 等人【3 i 】提出了一種從高層次聲明描述產(chǎn)生組合服務(wù)的技術(shù)，這一方 法使用組合規(guī)則來(lái)決定兩個(gè)服務(wù)是否可以組合。組合方法包括以下四個(gè)階段： 1 使用組合服務(wù)說(shuō)明語(yǔ)言描述目標(biāo)服務(wù)。 2 利用組合規(guī)則匹配服務(wù)組合規(guī)劃。 3 如果在匹配階段，產(chǎn)生多于一個(gè)的規(guī)劃方案，則用戶在組合質(zhì)量參數(shù)的 基礎(chǔ)上選擇一個(gè)規(guī)劃方案。 4 方案產(chǎn)生階段，一個(gè)詳細(xì)描述組合服務(wù)的方案產(chǎn)生并提交給用戶。 組合規(guī)則考慮了w 曲服務(wù)的句法和語(yǔ)法特性，句法規(guī)則包括操作模式規(guī)則和 交互綁定協(xié)議規(guī)則。語(yǔ)法規(guī)則包括消息組合、操作語(yǔ)義組合、質(zhì)量組合和組合合 理性等。美國(guó)斯坦福大學(xué)提出的s w o r d 3 2 】就是一種使用基于規(guī)則的一個(gè)組合服 務(wù)的開(kāi)發(fā)工具。s w o r d 采用e r ( e n t i t y r e l a t i o n ，實(shí)體關(guān)系) 模型來(lái)規(guī)范w 曲服務(wù)， w 曲服務(wù)的輸入和輸出通過(guò)實(shí)體及實(shí)體之間的關(guān)系來(lái)描述。為了生成一個(gè)復(fù)合 w 曲服務(wù)，用戶只需要給出復(fù)合w 曲服務(wù)的最初和最終狀態(tài)，其他工作由s w o r d 處理。s w o r d 包含基于規(guī)則的專家系統(tǒng)，如果確認(rèn)已有的服務(wù)中能夠產(chǎn)生該復(fù) 合w 曲服務(wù)，那么就會(huì)產(chǎn)生復(fù)合w 曲服務(wù)的規(guī)劃。當(dāng)受到復(fù)合w 曲服務(wù)的請(qǐng)求， 規(guī)劃中的服務(wù)將被執(zhí)行。 上述的幾種基于趾規(guī)劃的方法從不同的角度實(shí)現(xiàn)了語(yǔ)義服務(wù)的自動(dòng)組合， 但是它們普遍存在著一些問(wèn)題，具體如下： 1 基于類u d d i 的服務(wù)注冊(cè)中心不能實(shí)現(xiàn)精確、高效的服務(wù)發(fā)現(xiàn)，使規(guī)劃 過(guò)程的搜索空間過(guò)大，組合效率不高： 2 基于規(guī)則的規(guī)劃方法不能滿足較為復(fù)雜的服務(wù)請(qǐng)求，從零開(kāi)始的規(guī)劃效 率較低。 針對(duì)上述問(wèn)題，本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種基于案例檢索的服務(wù)組合方法，做出 了一些改進(jìn)。 2 5 本章小結(jié) 本章主要介紹了語(yǔ)義w e b 服務(wù)、服務(wù)網(wǎng)絡(luò)和w e b 服務(wù)組合的相關(guān)概念，并 對(duì)當(dāng)前主流的服務(wù)組合方法進(jìn)行了簡(jiǎn)單的分析，指出了當(dāng)前基于m 規(guī)劃的組合 方法中普遍存在的一些問(wèn)題。 第三章總體設(shè)計(jì) 第三章總體設(shè)計(jì) 基于案例推理的w e b 服務(wù)組合系統(tǒng)通過(guò)重用以往的解決方案，來(lái)滿足用戶對(duì) 復(fù)雜服務(wù)的請(qǐng)求。系統(tǒng)主要包括兩個(gè)部分：案例檢索組臺(tái)模塊和案例修改組臺(tái)模 塊。案例檢索組臺(tái)模塊根據(jù)用戶請(qǐng)求對(duì)案例庫(kù)中的案例進(jìn)行匹配，從中選取能夠 滿足用戶請(qǐng)求的案例作為解決方案返回給用戶：當(dāng)不存在解決方案時(shí)選出與用戶 請(qǐng)求相似度最高的案例，連l 刊一個(gè)描述相關(guān)服務(wù)之日j 依賴關(guān)系的服務(wù)依賴關(guān)系圖 提交給案例修改組合模塊，使其生成滿足用戶請(qǐng)求的服務(wù)組臺(tái)方案。本章主要介 紹服務(wù)組合系統(tǒng)整體框架及案例檢索組臺(tái)模塊的總體設(shè)計(jì)和主要功能， 3i 服務(wù)組合系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì) 圖3 - 1 是基于案例推理的w e b 服務(wù)組合系統(tǒng)的總體框架，主要由接幾層 ( i n t e r f a c e 圖3 - 1 基r 案例推理的w e b 服務(wù)組合系統(tǒng) 1 2 第三章總體設(shè)計(jì) 3 1 1 接口層( i n t e r f a c el a y e r ) 接口層是整個(gè)系統(tǒng)框架中與用戶進(jìn)行交互的部分，其主要功能是接受用戶請(qǐng) 求，及向用戶展示案例或解決方案的信息等。其中， u s e rr e q u e s t 接口主要功能是接受用戶請(qǐng)求，包括用戶所請(qǐng)求服務(wù)所在的領(lǐng) 域描述，所請(qǐng)求服務(wù)的輸入?yún)?shù)、輸出參數(shù)，當(dāng)前世界的狀態(tài)描述、目標(biāo)狀態(tài)描 述等信息。 c a s ev i e w 接口主要功能是向用戶展示選中案例的相關(guān)信息，包括案例的功 能，案例中包含的服務(wù)、服務(wù)之間的因果鏈接等信息。 s o l u t i o n v i e w 接口主要功能是向用戶展示最終解決方案的相關(guān)信息，包括方 案所包含的服務(wù)，服務(wù)的執(zhí)行順序，服務(wù)之間的前后件依賴關(guān)系等。 3 1 2 核心層( k e r n e ll a y e r ) 核心層是整個(gè)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)服務(wù)組合核心功能的部分，其主要功能是根據(jù)用戶 請(qǐng)求進(jìn)行案例推理，生成最終的服務(wù)組合方案。該層中主要包括兩個(gè)部分：案例 檢索組合工具和案例修改組合工具。 案例檢索組合工具的主要功能是根據(jù)用戶請(qǐng)求，從案例庫(kù)中檢索出能夠完全 滿足該請(qǐng)求的案例，作為解決方案返回給用戶；當(dāng)不存在解決方案時(shí)，從案例庫(kù) 中選取一個(gè)與用戶請(qǐng)求相似度最高的案例，連同一個(gè)描述相關(guān)服務(wù)之間依賴關(guān)系 的服務(wù)依賴關(guān)系圖一起提交給案例修改組合工具，使其通過(guò)對(duì)相似案例的修改得 到解決方案。 案例修改組合工具的主要功能是以案例檢索組合工具返回的相似案例為基 礎(chǔ)，借助服務(wù)依賴關(guān)系圖對(duì)其進(jìn)行修改、完善，生成滿足用戶請(qǐng)求的服務(wù)組合方 案。 3 1 3 數(shù)據(jù)層( d a t al a y e r ) 數(shù)據(jù)層為整個(gè)服務(wù)組合系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支持，該層主要包括三個(gè)部分：案例庫(kù) f c a s eb a s e ) 、領(lǐng)域本體( d o m a i no n t o l o g y ) 和服務(wù)網(wǎng)絡(luò)( s e r v i c e q e t w o r k ) 。 案例庫(kù)用來(lái)存放以往成功的服務(wù)組合方案，案例文件以x m l 文本形式保存 在案例庫(kù)中。 領(lǐng)域本體用來(lái)存放描述領(lǐng)域本體的o w l 文件，為處理w e b 服務(wù)的語(yǔ)義信息 提供支持。 服務(wù)網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)功能強(qiáng)大的類u d d i 的w e b 服務(wù)注冊(cè)庫(kù)，服務(wù)組合系統(tǒng)中用 到的w e b 服務(wù)都從服務(wù)網(wǎng)絡(luò)中獲得。 第三章總體設(shè)計(jì) 3 2 基于案例推理的服務(wù)組合 基于案例推理的服務(wù)組合是本服務(wù)組合系統(tǒng)的核心思想，本節(jié)對(duì)其相關(guān)的概 念、原理進(jìn)行簡(jiǎn)要說(shuō)明。 3 2 1a i 規(guī)劃服務(wù)組合方法的原理 r u s s e l l 等人【3 2 】將a i 規(guī)劃刻畫為一種問(wèn)題求解。一個(gè)規(guī)劃問(wèn)題p 可以形式化地 定義為一個(gè)三元組：p = 。其中，i 是初始狀態(tài)的完全描述，g 是最終狀態(tài) 的部分描述，a 是可執(zhí)行的行動(dòng)的集合。對(duì)于一個(gè)行動(dòng)的序列s ，如果s 能從初始 狀態(tài)i 到達(dá)最終狀態(tài)g ，則行動(dòng)序n s 是一個(gè)規(guī)劃。一個(gè)規(guī)劃器通過(guò)評(píng)價(jià)行動(dòng)和在 可能的世界狀態(tài)或在偏序空間中搜索來(lái)發(fā)現(xiàn)規(guī)劃。 語(yǔ)義w 曲服務(wù)的出現(xiàn)使w 曲服務(wù)的信息更加豐富和完善。一些語(yǔ)義w 曲服務(wù) 描述語(yǔ)言( 如o w l s ) 將w 曲服務(wù)的執(zhí)行前件( p r e c o n d i t i o n ) 和后件( e f f e c t s ) 以邏 輯命題的形式表示出來(lái)，這與觸規(guī)劃中的動(dòng)作有相似之處。在服務(wù)組合時(shí)，將 w 曲服務(wù)描述映射為動(dòng)作的形式化描述，在w 曲服務(wù)空間中以用戶請(qǐng)求為目標(biāo)， 通過(guò)形式化的推理來(lái)得出w r e b 服務(wù)的組合序列，動(dòng)態(tài)地形成服務(wù)組合方案。觸 方法形式化地表示了本體環(huán)境下w 曲服務(wù)的能力，使用面向目標(biāo)的技術(shù)對(duì)服務(wù)組 合進(jìn)行推理規(guī)劃【3 3 】。近年來(lái)，m c d e r m o t t 等人 3 4 , 3 5 1 研究了將魁規(guī)劃應(yīng)用到w 曲服 務(wù)組合以達(dá)到既定目標(biāo)的可能性及邊界問(wèn)題。 然而，w 曲服務(wù)組合問(wèn)題不同于傳統(tǒng)的燦規(guī)劃問(wèn)題，表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： 首先，規(guī)劃系統(tǒng)中的動(dòng)作前件后件的邏輯表達(dá)方式與描述w e b 服務(wù)的w e b 本體語(yǔ) 言有著本質(zhì)上的不同【36 | 。在規(guī)劃系統(tǒng)中，世界狀態(tài)的描述僅包括當(dāng)前世界的事實(shí) 描述，并不包含其他的公理。而這種公理在服務(wù)組合問(wèn)題中能夠幫助系統(tǒng)更好利 用服務(wù)的語(yǔ)義信息。其次，規(guī)劃問(wèn)題是基于封閉世界假設(shè)( c l o s e dw o r l d a s s u m p t i o n ) m ”】，如果一個(gè)事實(shí)不包含在本地知識(shí)庫(kù)當(dāng)中，就認(rèn)為該事實(shí)不成 立。然而，這一假設(shè)在w 曲服務(wù)組合問(wèn)題當(dāng)中并不是完全可行的，不能期望將所 有的服務(wù)組合相關(guān)信息都保存在本地的知識(shí)庫(kù)中。第三，在規(guī)劃問(wèn)題中，一個(gè)狀 態(tài)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中的狀態(tài)集合、動(dòng)作集合以及事件集合是可數(shù)的或遞歸可枚舉的，搜 索空間有限：而在w 曲服務(wù)組合問(wèn)題中，由于i n t e r n e t 上存在著海量的服務(wù)以及類 u d d i 的服務(wù)注冊(cè)中心對(duì)服務(wù)信息描述的不足，使得候選服務(wù)的數(shù)量是不可估計(jì) 的，搜索空間過(guò)于龐大。 通常，一個(gè)基于m 規(guī)劃的動(dòng)態(tài)服務(wù)組合框架由w e b 服務(wù)描述、用戶請(qǐng)求描 述、領(lǐng)域本體信息、趟規(guī)劃器及轉(zhuǎn)換器等部分組成，如圖3 2 所示。 1 4 第三章總體設(shè)計(jì) w e b 服務(wù)描述 用戶請(qǐng)水描述 領(lǐng)域本體描述 動(dòng)作序列 圖3 2 基于趟規(guī)劃的服務(wù)組合基本框架 服務(wù)組合序列 其中，用戶請(qǐng)求通常以形式化描述方式作為a j 規(guī)劃器的輸入，w e b 服務(wù)描 述被映射成動(dòng)作作為m 規(guī)劃器的輸入，領(lǐng)域本體用于語(yǔ)義推理以推動(dòng)自動(dòng)組合 任務(wù)的實(shí)現(xiàn)。 3 2 2 案例檢索的概念 基于案例的推理( c a s e b a s e dr e a s o n i n g ，c b r ) 技術(shù)最先由美國(guó)耶魯大學(xué)教授 r o g e rs c h a n k 提出3