（計算機(jī)軟件與理論專業(yè)論文）語義web服務(wù)發(fā)現(xiàn).pdf

山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 摘要 隨著i n t e r n e t 的迅猛發(fā)展，w e b 上可獲得的w e b 服務(wù)急劇增多，如何從龐大的 服務(wù)群中有效地獲得所需功能的w e b h 艮務(wù)和如何在功能相似的w e b 服務(wù)中找到最佳 服務(wù)成為了值得關(guān)心的問題，這些正是w e b 服務(wù)發(fā)現(xiàn)的任務(wù)。然而傳統(tǒng)的服務(wù)發(fā)現(xiàn) 技術(shù)是在語法描述的基礎(chǔ)上，通過關(guān)鍵詞匹配來實現(xiàn)的。這樣的w e b n 務(wù)發(fā)現(xiàn)技術(shù)， 由于缺乏對w e b n 務(wù)的語義信息的描述，智能化程度不高，無論在精確度還是在返 回率上都無法滿足人們?nèi)找嬖鲩L的需求。要得到更好的結(jié)果，需要更高效、更完 善的w e b 服務(wù)發(fā)現(xiàn)技術(shù)。把語義w e b 技術(shù)引入w e b 服務(wù)就可以解決w 曲服務(wù)的這個問 題。語義w e b 的基本思想是為w e b 資源添加語義標(biāo)注。它并不是另外一個獨立的 w e b ，而是對當(dāng)前w e b 的擴(kuò)展。在語義w e b 中，信息具有良好定義的語義，可以更 好地促進(jìn)入與機(jī)器間的協(xié)作。理想情況下，語義w e b 和w 曲服務(wù)技術(shù)應(yīng)該可以很好 地融合在一起，語義w e b 服務(wù)就是兩種技術(shù)的結(jié)合。因此，基于語義的w e b 服務(wù)發(fā) 現(xiàn)逐漸成為了當(dāng)前的研究熱點。研究結(jié)果表明語義描述和服務(wù)本體論的應(yīng)用能夠 有效地提高服務(wù)發(fā)現(xiàn)結(jié)果。 自動化的w e b 服務(wù)發(fā)現(xiàn)是語義w e b 服務(wù)研究領(lǐng)域的基本問題，本質(zhì)上它是一 個自動定位滿足用戶需求的w e b 服務(wù)的過程。本文提出一個能夠?qū)崿F(xiàn)自動化的 w e b 服務(wù)發(fā)現(xiàn)的語義w e b 服務(wù)發(fā)現(xiàn)模型，它主要具有以下三個特點： 首先，提出了w e b 服務(wù)語義描述模型，綜合使用o w l - s 和信譽度本體來描 述w e b 服務(wù)。o 、i ，s 作為一種語言，被廣泛地用于描述w e b 服務(wù)的語義信息以 實現(xiàn)自動化的語義w e b 服務(wù)發(fā)現(xiàn)。但是，o w l s 并不成熟，還存在一些缺點，尤 其是o w l s 不能描述w e b 服務(wù)的信譽度。為了解決這個問題，本文定義了w e b 服務(wù)的信譽度本體r o w s ( r e p u t a t i o n o n t o l o g y f o r w e bs e r v i c e s ) 并用它來描述 w e b 服務(wù)的可信任性和服務(wù)質(zhì)量等信息。 其次，服務(wù)匹配算法采用基于語義相似度的匹配。本文使用相似度用來度量 發(fā)布的服務(wù)和請求的服務(wù)之間的“相似程度”。發(fā)布的服務(wù)和請求的服務(wù)之間的相 似度由o w l - sp r o f i l e 的功能相似度和信譽度本體的相似度聯(lián)合決定。 再次，在匹配器中引入了w e b 服務(wù)的信譽度管理器。匹配器是實現(xiàn)自動化的 w e b 服務(wù)發(fā)現(xiàn)的軟件設(shè)施。信譽度管理器負(fù)責(zé)w e b 服務(wù)的信譽度管理。在信譽度 管理器的理想模型中，可以使用第三方的權(quán)威機(jī)構(gòu)來管理w e b 服務(wù)的信譽度，但 了 o fw e b p r o b l e m s ： n u m b e r so f w e bs e r v i c e sa n ds e l e c t i n gab e s to n ea m o n gl a r g en u m b e r so f f u n c t i o n a l i t y s i m i l a rw e bs e r v i c e s w h i l et h e s ej u s ta r et h et a s ko fw e b s e r v i c ed i s c o v e r i n g h o w e v e r ，t r a d i t i o n a lw e bs e r v i c ed i s c o v e r i n g t e c h n o l o g yi sd o n eb yk e y w o r dm a t c hb a s e do nt h es y n t a c t i cd e s c r i p t i o no f w e bs e r v i c e s u c hw e bs e r v i c ed i s c o v e r i n gt e c h n o l o g yc a nn o tc a p t u r et h e s e m a n t i ci n f o r m a t i o no fw e bs e r v i c ea n di sl a c ko fi n t e l l i g e n c e ，s oi tc a n n o tm e e tt h eg r o w i n gd e m a n do fp e o p l e i no r d e rt og e tab e t t e rr e s u l to f d i s c o v e r i n g ，am o r ee f f i c i e n ta n dp e r f e c tw e bs e r v i c ed i s c o v e r i n g t e c h n o l o g yi sn e e d e d t h i si sw h e r et h es e m a n t i cw e bc o m e st op l a y t h e s e m a n t i cw e bi sa ne f f o r tt of a c i l i t a t et h ew e br e s o u r c e sw i t hs e m a n t i c d e s c r i p t i o n s i ti sn o tas e p a r a t ew e bb u ta ne x t e n s i o no fc u r r e n to n e ， i nw h i c hi n f o r m a t i o ni sg i v e nw e l l d e f i n e dm e a n i n g ，b e t t e re n a b l i n g c o m p u t e r sa n dp e o p l et ow o r ki nc o o p e r a t i o n i d e a l l y ，w e bs e r v i c e sa n dt h e s e m a n t i cw e bs h o u l ds u p p o r te a c ho t h e rb u tt h e r ea r es t i l ls o m eg a p s t h e s e m a n t i cw e bs e r v i c ei sa na t t e m p tt ob r i d g et h eg a pb e t w e e nw e bs e r v i c e s a n dt h es e m a n t i cw 曲s os e m a n t i c - b a s e dw e bs e r v i c ed i s c o v e r yi sb e c o m i n ga h o tr e s e a r c ht o p i c t h er e s e a r c h e ss h o wt h a tt h eu s eo fs e m a n t i cd e s c r i p t i o n a n do n t o l o g yo fw e bs e r v i c ec a ni m p r o v et h er e s u l to fs e r v i c ed i s c o v e r i n g a u t o m a t i cw e bs e r v i c ed i s c o v e r yi sa na u t o m a t e dp r o c e s st ol o c a t et h e w e bs e r v i c e st h a tm a t c ht h ec l i e n t sr e q u i r e m e n t sa p p r o p r i a t e l y i ti s t h eb a s i ci s s u eo fs e m a n t i cw e bs e r v i c e s r e s e a r c h t h i sp a p e rd e s c r i b e s am o d e lf o rf l e x i b l ed i s c o v e r yo fs e m a n t i cw e bs e r v i c e s t h ep r o p o s e d a p p r o a c hh a st h r e em a i nf e a t u r e sc o m p a r e dw i t ho t h e ra p p r o a c h e s f i r s t l y ，o w l sa n dr e p u t a t i o no n t o l o g ya r eu s e dt od e s c r i b et h ew e b s e r v i c e s a sb o t hal a n g u a g ea n do n t o l o g y ，o w l si sw i d e l yu s e dt oa d d 山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 s e m a n t i ca n n o t a t i o n st ow e bs e r v i c ea n de n a b l ea u t o m a t i cd i s c o v e r yo fw e b s e r v i c e h o w e v e r ，o w l si ss t i l le v o l v i n ga n d h a ss o m es h o r t c o m i n g s ， e s p e c i a l l yt h a ti tc a nn o td e s c r i b et h er e p u t a t i o no fw e bs e r v i c e s i no r d e r t oo v e r c o m et h i s ，t h er e p u t a t i o no n t o l o g yf o rw e bs e r v i c e si sd e f i n e db y t h ea u t h o ri nt h i sp a p e r t h ep r o p o s e dr e p u t a t i o n o n t o l o g yc a nd e s c r i b e t h er e p u t a t i o no fw e bs e r v i c e s i no r d e rt oo v e r c o m et h i s ，t h er e p u t a t i o n o n t o l o g yf o rw e bs e r v i c e si sd e f i n e db yt h ea u t h o r i nt h i sp a p e r t h e p r o p o s e dr e p u t a t i o no n t o l o g yc a nd e s c r i b ew h e t h e raw e bs e r v i c ei st r u s t y ， a sw e l la st h eq u a l i t yo fs e r v i c ea n do t h e rt h i n g s s e c o n d l y ，t h em a t c h i n ga l g o r i t h mi sb a s e do ns e m a n t i cs i m i l a r i t y b e t w e e nt h ec a n d i d a t es e r v i c e sa n dc l i e n t sr e q u e s t t h ec o n c e p t “s i m i l a r i t y ”i su s e dt od e s c r i b eh o wm u c ht h ec a n d i d a t es e r v i c e sm a t c h t h ec l l e n t sr e q u e s tc o n s t r a i n s b o t ho w l - sp r o f i l ef u n c t i o n a ls i m i l a r i t y a n dr e p u t a t i o no n t o l o g ys i m i l a r t i ya r ec a l c u l a t e dt om e a s u r et h es i m i l a r i t y b e t w e e nt h ec a n d i d a t es e r v i c e sa n dt h ec l i e n t sr e q u e s t t h i r d l y ，t h er e p u t a t i o nm a n a g e ro fw e bs e r v i c e si s i n t r o d u c e di nt h e m a t c h m a k e rw h i c hi sas o f t w a r ei n f r a s t r u c t u r et h a te n a b l e sa u t o m a t i c d i s c o v e r yo fw e bs e r v i c e s i ti sr e s p o n s i b l ef o rr e p u t a t i o nm a n a g e m e n to f w e bs e r v i c e s i nt h ei d e a lc o n c e p tm o d e lo fr e p u t a t i o nm a n a g e r ，t h e r ei s at h i r d p a r tr e p u t a t i o na u t h o r i t yw h i c hi si nc h a r g eo ft h em e a s u r e m e n t o fr e p u t a t i o nf o rw e bs e r v i c e s b u tc u r r e n t l yt h et h i r d p a r tr e p u t a t i o n a u t h o r i t yd o e sn o te x i s t ，s oaf e e d b a c km e c h a n i s mi su s e db yt h er e p u t a t i o n m a n a g e rw h i c hc o ll e c t st h ef e e d b a c kf r o mt h ec l i e n t sa n ds a v et h e mi na p e r s i s t e n td a t a b a s e k e y w o r d s ：s e m a n t i cw e bs e r v i c e s ，w e bs e r v i c e sd i s c o v e r y ，r e p u t a t i o n 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨立進(jìn) 行研究所取得的成果。除文1 1 已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何 其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的科研成果。對本文的研究作出重要貢 獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本聲明的法律責(zé)任由本人 承擔(dān)。 論文作者簽名：王蘭色日期：2 盟壺：z 墨 關(guān)于學(xué)位論文使用授權(quán)的聲明 本人完全了解山東大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保 留或向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱 和借閱；本人授權(quán)山東大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān) 數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或其他復(fù)制手段保存論文和匯編本 學(xué)位論文。 ( 保密論文在解密后應(yīng)遵守此規(guī)定) 論文作者簽名：垂拖導(dǎo)師簽名： 日 期：呈盟6 ：絲 山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 第1 章序論 1 1 引言 w e b 服務(wù)是i n t e r n e t 上松散耦合并可重用的分布式軟件組件。它對離散的功能 進(jìn)行語義上的封裝，通過標(biāo)準(zhǔn)的w e b 協(xié)議向外部程序提供服務(wù)，包括提供信息( 如 天氣預(yù)報) 或完成一些動作從而對現(xiàn)實世界產(chǎn)生影響( 如在線預(yù)訂機(jī)票) 。由于w e b 服務(wù)具有完好的封裝性、松散耦合性、使用協(xié)議規(guī)范性等特點，在很多領(lǐng)域得到 廣泛的應(yīng)用。 隨著互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的廣泛應(yīng)用和高速發(fā)展，各種基于網(wǎng)絡(luò)的w e b 服務(wù)如雨后春筍殷 出現(xiàn)了。w e b 已從靜態(tài)的頁面的存儲庫發(fā)展到了今天的交互式的，自動的，智能的 w e b h 務(wù)的存儲庫p 1 多個霄e b 服務(wù)的協(xié)作能滿足用戶動態(tài)地、即時地提出的任務(wù)執(zhí) 行，信息提供、商業(yè)交易的需要。w e b 服務(wù)為應(yīng)用開發(fā)者和終端用戶帶來了前所未 有的優(yōu)勢。由于w e b j 臣務(wù)采用被廣泛接受的標(biāo)準(zhǔn)如s o a p 等，w e bj 匣務(wù)應(yīng)用模式簡化 了商業(yè)應(yīng)用的開發(fā)和交互，實現(xiàn)了代碼重用和松散耦合。此外，它還提供給終端 用戶直觀的瀏覽界面，使得他們來選擇，設(shè)定和組裝自己的w e b 服務(wù)。但是，與此 同時，用戶面對表現(xiàn)形式和復(fù)雜性都可能不相同的服務(wù)，如何正確、高效地從如 此龐大的w e b 服務(wù)群中找到自己所需的服務(wù)則變得越來越具有挑戰(zhàn)性。特別地，w e b 數(shù)量的急劇增多，用戶將面l i 缶大量功能相似的服務(wù)選擇，如何從眾多的功能相似 的w e bj 艮務(wù)中發(fā)現(xiàn)最佳服務(wù)，無歧義地規(guī)范化w e b n 艮務(wù)的質(zhì)量同樣也成為當(dāng)今w e b 服 務(wù)的熱點研究之一。而這些正是w e b 服務(wù)發(fā)現(xiàn)的任務(wù)。因此，進(jìn)行提高w e b n 務(wù)發(fā) 現(xiàn)的能力的研究具有重要意義。高效的w e b 服務(wù)發(fā)現(xiàn)技術(shù)成為用戶有效利用w e b 服 務(wù)的關(guān)鍵。為此，研究者們針對提高w e b 服務(wù)發(fā)現(xiàn)高效性和準(zhǔn)確性展開了研究。目 前，基于w e b j e 務(wù)發(fā)現(xiàn)的研究主要體現(xiàn)在如下幾個方面：( 1 ) 基于u d d i 擴(kuò)充服務(wù)語義 信息，以提供對服務(wù)發(fā)現(xiàn)的支持；( 2 ) 如何描述服務(wù)使之有語義；( 3 ) 在服務(wù)描述 的基礎(chǔ)上研究支持智能化的語義匹配，以提供對服務(wù)準(zhǔn)確定位；( 4 ) 指導(dǎo)性地指出 了支持w e b j 艮務(wù)發(fā)現(xiàn)的相關(guān)研究熱點】，如服務(wù)質(zhì)量評價等問題。 1 2w e b 服務(wù)發(fā)現(xiàn) 所謂w e b 服務(wù)發(fā)現(xiàn)，就是客戶以某種方式在不同類型的w e b 服務(wù)中找到其想 要的服務(wù)，以執(zhí)行w e b 服務(wù)請求嗍w e b 服務(wù)發(fā)現(xiàn)是w e b 服務(wù)系統(tǒng)架構(gòu)中的一個重 山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 要部分。w e b 服務(wù)發(fā)現(xiàn)整個過程由如下四個步驟組成m ( 如圖卜1 ) 圖1 - t ：w e b 服務(wù)發(fā)現(xiàn)模式 f i g l l ：w e bs e r v i c ed i s c o v e rm o d e l ( 1 ) 服務(wù)提供者描述其提供的服務(wù)( s e r v i c ed e s c r i p t i o n ) ( 2 ) 服務(wù)代理把服務(wù)描述進(jìn)行分類和發(fā)布( s e r v i c ep u b l i s h i n g ) ( 3 ) 服務(wù)請求者向服務(wù)代理提出請求是否有那些能提供所需功能的服務(wù) ( 4 ) 服務(wù)代理把服務(wù)請求與已存儲的服務(wù)進(jìn)行匹配，然后把匹配結(jié)果返回給服務(wù)請 求者( s e r v i c em a t c h m a k i n g ) ，然后，服務(wù)請求者就能夠根據(jù)已發(fā)現(xiàn)的服務(wù)來調(diào)用 該服務(wù)。為了達(dá)到高效性，整個發(fā)現(xiàn)過程必須達(dá)到一些基本的需求。接下來，我 們來分析一下上面提到的服務(wù)發(fā)現(xiàn)過程中四個步驟的各自的基本需求。 十服務(wù)描述需求 對服務(wù)的分類，發(fā)現(xiàn)和使用而言，w e b 服務(wù)的功能的描述是很重要的。服務(wù)描 述應(yīng)該包括服務(wù)的功能性的屬性描述( 如說明服務(wù)是干什么的，w h a ti ss e r v i c e d o e s ) 和非功能性的屬性描述( 服務(wù)的分類，信息交換相關(guān)的等等) ，文獻(xiàn) 8 中給 出了一系列的非功能性屬性以及他們的使用。服務(wù)描述需要能被人工和機(jī)器理解。 這意味著服務(wù)屬性需要在語法層和語義層上進(jìn)行描述。語法信息是關(guān)于服務(wù)實現(xiàn) 方面的，專門針對編程人員的需要。語義信息是關(guān)于服務(wù)的概念方面的，旨在為 終端用戶避開底層的技術(shù)細(xì)節(jié)，同時幫助開發(fā)者找到最合適的服務(wù)。假設(shè)有一個 股票報價服務(wù)，輸入為一個表示股票符號的字符串，返回為一個表示股票報價結(jié) 果的數(shù)字。語法信息代表輸入?yún)?shù)是一個字符申輸出是一個數(shù)字，而語義信息則 傳達(dá)了股票報價市場環(huán)境下字符串和數(shù)字現(xiàn)實意義。因此，服務(wù)描述語言應(yīng)浚能 用語義和語法的表示方式來描述w e b 服務(wù)功能性的，非功能信息。描述語言應(yīng)該 支持基于描述的推理。例如：我們想要找一個b o o k i n gs e r v i c e ，我們希望我們的 山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 請求與任何提供旅店預(yù)定的服務(wù)進(jìn)行匹配。一種可行的方法就是使用本體。本體 包含了對領(lǐng)域中基本概念以及它們之間關(guān)系的計算機(jī)可使用的定義。本體用于人 之間，數(shù)據(jù)庫之問和應(yīng)用之間的領(lǐng)域信息的共享。 服務(wù)發(fā)布需求 服務(wù)發(fā)布是一個使得服務(wù)能夠通過w e b 廣而告知，因而能被廣泛使用的基本 步驟。它提供了服務(wù)共享的平臺。因而需要建立一個全球化的、與平臺無關(guān)的、 開放式的架構(gòu)以共享信息，共享應(yīng)用。u d d i 是一種解決方案。它是一套基于w e b 的、分布式的、為w e b 服務(wù)提供信息注冊和查詢的實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，u d d i 注冊中心 為w e b 服務(wù)提供了一個良好的服務(wù)發(fā)布、維護(hù)和管理環(huán)境，受到業(yè)界的深厚的 支持。 服務(wù)請求描述的需求 服務(wù)請求描述是服務(wù)發(fā)現(xiàn)過程重要的一部分，必須能描述服務(wù)的功能。為了 能使服務(wù)請求與廣告服務(wù)能在共享語義基礎(chǔ)上進(jìn)行匹配，遵循與服務(wù)發(fā)布時的相 同的服務(wù)描述規(guī)范。 服務(wù)匹配需求 服務(wù)匹配過程是在服務(wù)描述的基礎(chǔ)上，對服務(wù)請求與已發(fā)布的服務(wù)描述進(jìn)行 匹配。因此，為了提供服務(wù)匹配能力，需要利用服務(wù)請求描述和廣告服務(wù)描述中 的屬性的語義和語法信息基礎(chǔ)上，以準(zhǔn)確和高效性為目標(biāo)，進(jìn)行智能化的匹配。 1 2 1w e b 服務(wù)發(fā)現(xiàn)所面臨的問題 目前因特網(wǎng)在w e b 服務(wù)的表達(dá)和檢索方面，仍然存在著許多技術(shù)缺陷，制約 著w e b 服務(wù)的準(zhǔn)確、高效的發(fā)現(xiàn)。主要體現(xiàn)在以下一些方面： 以語法性語言表達(dá)的w e b 服務(wù)，主要是面向用戶直接閱讀的，不利于計算機(jī)直 接閱讀和處理； 不同團(tuán)體對同一領(lǐng)域事物的認(rèn)識和表示往往不同，使得來自服務(wù)提供者與服務(wù) 請求者關(guān)于同一w e b 服務(wù)的描述存在著沖突，這種認(rèn)識上的差異所產(chǎn)生的描述差 異可被稱作語義異構(gòu)，具體表現(xiàn)在： ( 1 ) 不同的服務(wù)描述使用多種術(shù)語( 詞匯) 表示同一概念： ( 2 ) 同一概念在不同的服務(wù)描述中表達(dá)不同的含義； ( 3 ) 各服務(wù)描述使用不同的結(jié)構(gòu)來表示相同( 或相似) 的信息； 山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 以關(guān)鍵字匹配的方式為主的檢索，根據(jù)廣告服務(wù)描述中是否包含請求查詢中的 關(guān)鍵詞來返回結(jié)果，由于許多不相關(guān)的服務(wù)也會在它的描述中包含查詢關(guān)鍵詞， 檢索的結(jié)果往往會出現(xiàn)很多不相關(guān)的w e b 服務(wù)，隨著服務(wù)數(shù)量的增大，檢索的準(zhǔn) 確率就越低。同時這種關(guān)鍵字匹配的方法，查詢關(guān)鍵詞與廣告服務(wù)描述中的關(guān)鍵 詞可能是語義相同但是非語法相同的，遺漏了大量與檢索概念同義或相關(guān)的內(nèi)容 信息，因此檢索在查全率方面不高，難以達(dá)到期望效果； 服務(wù)的檢索只是對服務(wù)功能描述的關(guān)鍵詞匹配，無法充分反映服務(wù)所提供服務(wù) 的功能信息，造成服務(wù)檢索結(jié)果不理想： 針對大量相似服務(wù)的發(fā)現(xiàn)，缺乏w e b 服務(wù)質(zhì)量支持以實現(xiàn)最佳服務(wù)的發(fā)現(xiàn)。 1 2 2 研究現(xiàn)狀 針對w e b 服務(wù)描述信息的豐富程度的不同，目前w e b 服務(wù)發(fā)現(xiàn)方法的主要研 究可分為兩類： ( 1 ) 語法級 在描述語言上，其著重描述w e b 服務(wù)接口的語法，對行為約束缺乏有效支持： 在匹配算法上，大多是基于關(guān)鍵字匹配。典型系統(tǒng)有i b m ，m i c r o s o f t ，s u n 等公司 各類u d d i 系統(tǒng)( 基于預(yù)定義分類和w s d l 描述語言) 。語法級服務(wù)發(fā)現(xiàn)方法實現(xiàn)相 對簡單，但查準(zhǔn)率低，很難保證服務(wù)組合的相容性，對w e b 服務(wù)復(fù)用、驗證和管理 的支持遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。 ( 2 ) 語義級 在描述語言上，采用本體論來解決傳統(tǒng)語法級w e b j 眼務(wù)描述的異構(gòu)性，增強(qiáng)對 w e b d 匣務(wù)的功能、行為的語義描述；在匹配算法上，依賴于邏輯演繹和推理，具有 查準(zhǔn)率高、匹配效率不佳、實用性差等特點。典型研究有卡內(nèi)基+ 梅隆大學(xué)的 a u g m e n tu d d ir e g i s t r y 系統(tǒng)( 基于本體d a m l 的非輕量級語言d a m l s ) ，喬治亞大 學(xué)的s p e e d r 項目( 基于本體o w l 的w e b 服務(wù)描述語言o w l - s ，i l p d a m l - s 1 后續(xù)版本) 。 總體來說，現(xiàn)有語義級方法采用的w e b 服務(wù)描述語言過于復(fù)雜而不全面( 普遍缺乏 服務(wù)信譽度描述) ，且缺乏靈活、有效的服務(wù)匹配算法，不利于組合過程的系統(tǒng) 監(jiān)控、性能分析和動態(tài)調(diào)整。 4 山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 1 3w e b 服務(wù)發(fā)現(xiàn)語義化的提出 1 3 1 自動、智能化f f e b 服務(wù)發(fā)現(xiàn) 如何有效地將w e b 服務(wù)的功能及行為特征表示出來，迸一步的，這些表示一 定是計算機(jī)可以理解的形式，使其能自動智能的根據(jù)服務(wù)功能性進(jìn)行推理，并有 效的集成相關(guān)服務(wù)的功能，完成用戶任務(wù)。w e b 服務(wù)不同于以往的w e b 應(yīng)用程序的 地方是它強(qiáng)調(diào)了功能的分割及其模塊化，而不是傳統(tǒng)的面向過程的思想。 這樣，迫切需要w e b 基礎(chǔ)設(shè)施能理解w e b 服務(wù)的功能性及行為，使w e b 服務(wù) 能在智能w e b 上自動的被發(fā)現(xiàn)和集成，甚至擴(kuò)展已有的功能性i 這樣，w e b 服務(wù)的 自動和智能化越來越成為其不斷發(fā)展的迫切要求。這樣，就產(chǎn)生了兩種不同的策 略實現(xiàn)：對現(xiàn)有的w e b 改造，使其本身具有支持自動和智能性，語義w e b 的研究就 是這個思路的代表，從簡化實現(xiàn)和強(qiáng)調(diào)過渡出發(fā)，語義w e b 倡議對w e b 上的資源 以結(jié)構(gòu)半結(jié)構(gòu)化的語義描述，然后建立一個能消費和發(fā)布語義增強(qiáng)的w e b 資源的 語義w e b ，包括v e b 服務(wù)在內(nèi)的所有w e b 資源以相同的方式為計算機(jī)解釋，使用， 最終實現(xiàn)w e b 的智能性和自動化；另一種策略試圖從技術(shù)層面上提高w e b 服務(wù)描 述( 主要是技術(shù)性的語法信息) 的標(biāo)準(zhǔn)性，在規(guī)格化所有w e b 服務(wù)相關(guān)技術(shù)的基礎(chǔ) 上，提高w e b 服務(wù)的自動化水平，并具有可控的智能性。 w e b 服務(wù)和語義w e b 都屬于w e b 上的本體論研究，其共同目標(biāo)都是通過利用 w e b 上人和機(jī)器都能夠存取的內(nèi)容，創(chuàng)建智能自動服務(wù)及商務(wù)處理基礎(chǔ)設(shè)施?？紤] 以上二者的結(jié)合，實現(xiàn)功能互補(bǔ)是一種自然的選擇。首先，用于描述w e b 服務(wù)的 w s d l 并不能很好地表達(dá)w e b 服務(wù)的語義信息；不包含服務(wù)執(zhí)行過程的信息，從而 不支持動態(tài)性和自動化。其次，從語義w e b 的角度看，一系列本體論能夠通過a g e n t 使w e b 服務(wù)自動地被發(fā)現(xiàn)、激活及執(zhí)行，并且本體論為服務(wù)及服務(wù)間關(guān)系的描述 提供了強(qiáng)有力的手段。語義w e b 服務(wù)是語義w e b 和w e b 服務(wù)的結(jié)合，可為w e b 服 務(wù)的發(fā)現(xiàn)、執(zhí)行、解釋和組合的自動化提供有效的支持。 1 3 2w e b 語義化一語義w e b 隨著w e b 應(yīng)用的迅速發(fā)展，w e b 應(yīng)用面i 隘著自動化及語義保持的問題。對于 用戶提交的應(yīng)用請求，如何根據(jù)語義信息執(zhí)行分布在w e b 上的相關(guān)服務(wù)，并自動 地進(jìn)行這些服務(wù)間的切換，是語義w e b 被提出的動機(jī)所在使機(jī)器可存取w e b 數(shù) 據(jù)并實現(xiàn)處理的自動化是語義w e b 的目標(biāo)就語義w e b 本身而言，它是目前w e b 山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 應(yīng)用的擴(kuò)展。它能夠描述一定的語義，使計算機(jī)及人類能夠更好地協(xié)調(diào)合作。從 語義w e b 的表示方式來看，可以認(rèn)為它是r d f 和元數(shù)據(jù)( m e t a d a t a ) 對w e b 上數(shù)據(jù) 的抽象表示。是本體論領(lǐng)域模型的具體表示和應(yīng)用實例。而本體論是一組概念及 這些概念間關(guān)聯(lián)描述的集合，它描述了包括客觀事物及它們之間聯(lián)系的領(lǐng)域知識。 基于語義w e b 的服務(wù)描述語言如d a m l s ，o w l ，建立在) ( m l 和r d f 的基礎(chǔ)上，為機(jī) 器提供了讀取數(shù)據(jù)以及對數(shù)據(jù)進(jìn)行解釋和推理的能力，使得面向人的w e b 轉(zhuǎn)換到 了語義w e b 。 w e b 服務(wù)發(fā)現(xiàn)的研究目標(biāo)是服務(wù)發(fā)現(xiàn)的高效率和自動化，在服務(wù)發(fā)現(xiàn)技術(shù)中， 利用語義描述和服務(wù)本體論是達(dá)到該目標(biāo)的有效途徑：而如何用o w l 等語義標(biāo)記語 言描述服務(wù)，如何將語義w e b 、本體論和語義推理應(yīng)用到w e b 服務(wù)的查找和匹配中 極具研究價值。從這個意義上說，w e b 服務(wù)發(fā)現(xiàn)是語義w e b 在w e b 服務(wù)中的一種應(yīng) 用。 對w e b 服務(wù)發(fā)現(xiàn)技術(shù)來說，語義w e b 無疑是一種根本的解決方案，它力圖將 人類的智慧轉(zhuǎn)化為機(jī)器的智能，使其能代表人類工作，智能a g e n t 技術(shù)代表了這 類研究的成果。但是，實現(xiàn)語義w e b 的目標(biāo)相當(dāng)困難，在語義w e b 還未實現(xiàn)的情 況下，考慮如何利用語義w e b 研究領(lǐng)域?qū) e b 資源語義化的成果，使w e b 服務(wù)的 語義信息能夠有效地被描述和發(fā)現(xiàn)、推理，是當(dāng)前提高w e b 服務(wù)發(fā)現(xiàn)水平、解決 w e b 服務(wù)發(fā)現(xiàn)和集成中的問題的捷徑。 1 4 本文主要研究內(nèi)容 1 4 1 論文背景 本課題來源于實驗室的科研項目一旅游服務(wù)集成平臺i p v i t a ( t h e i n t e l l i g e n tp l a t f o r mo fv i r t u a lt r a v e la g e n c y ) 。將各個企業(yè)提供的旅游服 務(wù)根據(jù)類別按照流程組織起來，為游客提供滿意的優(yōu)質(zhì)的旅游服務(wù)該平臺在語 義的支持下，首先將用戶的需求形式化，然后根據(jù)形式化的需求自動生成組合流 程，之后自動為組合流程匹配滿意的服務(wù)從而形成旅游流程，最后實施旅游流程， 為用戶提供滿意的旅游服務(wù)。整個過程最大的體現(xiàn)了平臺的智能化。 整個平臺分為四個模塊，語義管理模塊、組合流程生成模塊，服務(wù)注冊中心， 和流程執(zhí)行模塊，其中，注冊中心中的服務(wù)發(fā)現(xiàn)模塊在整個平臺中占據(jù)重要地位， 是實現(xiàn)服務(wù)共享、復(fù)用的重要前提。w e b 服務(wù)發(fā)現(xiàn)的效果直接關(guān)系服務(wù)復(fù)用的質(zhì)量， 山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 影響到服務(wù)組合的相容性( c o m p a t i b i l i t y ) 和可替換性( s u b s t i t u t a b i l i t y ) ， 關(guān)系到能否真正實現(xiàn)服務(wù)的“即插即用”。 本論文主要論述w e bs e r v i c e o p 面向服務(wù)發(fā)現(xiàn)的語義描述，以及語義w e b 相關(guān) 技術(shù)，旨在實現(xiàn)基于語義w e b 的w e b 服務(wù)發(fā)現(xiàn)機(jī)制。主要討論的關(guān)鍵技術(shù)和提出的 創(chuàng)新研究包括： ( 1 ) 研究o w l - s 的應(yīng)用及擴(kuò)展。o w l - s 規(guī)范雖然得到廣泛的應(yīng)用，但還存在很多 不足，尤其是不能很好地支持語義w e b 艮務(wù)的信譽度 4 4 1 ，如q o s 、可信任性等。本 文的一個重要研究內(nèi)容就是分析o w l - s 的應(yīng)用和不足，研究并設(shè)計一個可以描述 w 曲服務(wù)的信譽度的本體，并在此基礎(chǔ)上提出了w 曲服務(wù)的語義描述模型。 ( 2 ) 研究基于語義的w 曲服務(wù)自動發(fā)現(xiàn)。在現(xiàn)有算法的基礎(chǔ)上提出一個更優(yōu)的基 于語義推理的服務(wù)匹配算法，這個匹配算法應(yīng)該支持信譽度的匹配。 ( 3 ) 研究并設(shè)計基于u d d i 的語義w e b 服務(wù)匹配的框架系統(tǒng)。該模型應(yīng)該能夠有效 地利用w e b 服務(wù)的信譽度描述。 1 4 2 論文的結(jié)構(gòu) 本論文首先論述語義w e b 服務(wù)的背景技術(shù)，然后分析自動化的w e b 服務(wù)發(fā)現(xiàn) 所要滿足的條件以及當(dāng)前的w e b 服務(wù)發(fā)現(xiàn)技術(shù)，接著論述作者的幾項主要工作成 果： ( 1 ) w e b 服務(wù)的語義描述模型，采用了o w l - s 和信譽度本體r o w s 相結(jié)合的方 法； ( 2 ) 服務(wù)匹配算法，采用基于語義相似度的匹配算法并引入了信譽度相似度的匹 配； ( 3 ) i p v i m 的總體結(jié)構(gòu)以及組成模塊尤其是語義w e b 服務(wù)發(fā)現(xiàn)模塊的設(shè)計與實現(xiàn)。 本論文共分五章，各章的主要內(nèi)容介紹如下： 第一章緒論 本章全面介紹w e b e r 務(wù)發(fā)現(xiàn)技術(shù)，分析自動智能化的w e b 發(fā)現(xiàn)w e b 服務(wù)發(fā)現(xiàn)。論 述論文選題的背景和意義，并簡單介紹了作者的研究工作。 第二章基于語義的w e b 服務(wù)描述模型 本章在語義擴(kuò)展傳統(tǒng)w e b 服務(wù)描述模型的基礎(chǔ)上，提出一種w 曲服務(wù)的語義描 述方法，該方法綜合使用了o w l 廣s 和信譽度本體r o w s 。r o w s 是本文在文獻(xiàn) 4 4 1 山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 的基礎(chǔ)上引入的概念，它的定義是本章的重點。 第三章語義w e b 服務(wù)的匹配模型 本章首先引入相似度的概念，使用相似度來度量服務(wù)請求和待選的服務(wù)之間 的相似程度，然后在文獻(xiàn)【2 8 卅的基礎(chǔ)上提出了一個基于語義信息的相似度匹配的 服務(wù)匹配算法，該算法綜合考慮了服務(wù)的功能匹配和信譽度匹配。 第四章語義w e b 服務(wù)發(fā)現(xiàn)在i p v i t a 中的實現(xiàn) 本章給出了旅游服務(wù)集成平臺i p v i t a ( t h ei n t e l l i g e n tp l a t f o r mo f v i r t u a lt r a v e la g e n c y ) 的總體結(jié)構(gòu)，并分別介紹了各個模塊的功能和實現(xiàn)，尤 其是服務(wù)發(fā)現(xiàn)模塊的實現(xiàn)。 第五章總結(jié)與展望 本章對本文的研究工作進(jìn)行總結(jié)并提出進(jìn)一步的研究方向。 山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 第2 章w e b 服務(wù)的語義描述 當(dāng)前的w e b 服務(wù)描述技術(shù)的最大問題是沒有包含語義信息，不能支持自動化 的w e b 服務(wù)發(fā)現(xiàn)，因此為w e b 服務(wù)提供語義描述信息是實現(xiàn)自動化的w e b 服務(wù)發(fā) 現(xiàn)的首要條件。本章首先分析當(dāng)前的w e b 服務(wù)的u d d i 表示及其不足，然后研究 設(shè)計了w e b 服務(wù)信譽度的本體r o w s ，綜合使用o w l - s 和r o w s 提出一種w e b 服務(wù)的語義描述模型對w e b 服務(wù)進(jìn)行語義描述，最后定義了語義描述到u d d i 的 映射。 2 1w e b 服務(wù)的u d d i 表示 一 u d d i 定義了5 個主要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)用于表示一個機(jī)構(gòu)、機(jī)構(gòu)的服務(wù)、 實現(xiàn)技術(shù)以及與其它商務(wù)實體之間的關(guān)系。這5 個數(shù)據(jù)機(jī)構(gòu)及其功能如下所示： a 1b u s i n e s s e n t i t y ：表示提供w e b 服務(wù)的商業(yè)或者機(jī)構(gòu)； b ) b u s i n e s s s e r v i c e ：表示一個w e b 服務(wù)或其它某些電子服務(wù)； b i n d m g t e m p l a t c ：表示w e b 服務(wù)到其訪問點( 它的u r l ) 以及到t m o d e l 的技術(shù)綁定； mt m o d e l ：表示一個特殊類型的技術(shù)( 如s o a p 、w s d l ) ，或者表示一種分 類系統(tǒng)，b i n d i n g t e m p l a t e 引用的t m o d e l 說明了w 曲服務(wù)使用的技術(shù)類型； e ) p u b l i s h a s s e r t i o n ：表示兩個商務(wù)實體之間的關(guān)系。 b u s i n e s s e n t i t y 結(jié)構(gòu)的x m ls c h e m a 定義如圖2 1 所示。其中，b u s i n e s s k e y ， o p e r a t o r ，和a u t h o r i z e d _ n a m e 這三個b u s i n e s s e n t i t y 的直接屬性分別表示 b u s i n e s s e n t i t y 的主鍵、實施注冊的u d d i 操作入口站點以及對該b u s i n e s s e n t i t y 擁 4 有所有權(quán)的用戶i d ，b u s i n e s s k e y 是在注冊后由u d d i 注冊中心自動賦予，并在 b u s i n e s s e n t i t y 整個生命周期中有效；d i s c o v c r y u r l s 是一個充分體現(xiàn)u d d i 的發(fā)現(xiàn) 能力的屬性，這個結(jié)構(gòu)包含了多個d i s c o v e r y u r l ，訪問其中的每個d i s e o v e r y u r l 都應(yīng)當(dāng)可以獲得這個b u s i n e s s e n t i t y 的完整x m l 文本( 這個x m l 文本的頂級元素 一定是b u s i n e s s e n t i t y ) ；n a m o 、d e s c r i p t i o n 和c o n t a c t s 分別表示該商業(yè)實體的名、 描述和聯(lián)系方法等；b u s i n e s s s e r v i c e s 是一個b u s i n e s s s e r v i c e 的容器，它表示了這個 b u s i n e s s e n t i t y 所能提供的所有w e b 服務(wù)，在b u s i n e s s s e r v i c e s 中的每個 b u s i n e s s s e r v i e e 條目都描述了一個w e b 服務(wù)。 9 山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 圖2 1b u s i n e s s e n t i t y 的結(jié)構(gòu) f i 9 2 1s t r u c t u r eo fb u s i n e s s e n t i t y b u s i n e s s s e r v i c e 結(jié)構(gòu)的x m ls c h e m a 定義如圖2 - 2 所示： 圖2 - 2b u s i n e s s s e r v i c e 的結(jié)構(gòu) f i 9 2 2s t r u c t u r eo fb u s i n e s s s e r v i c e 其中，s e r v i c e k e y 和b u s i n e s s k e y 兩個直接屬性分別表示b u s i n e s s s e r v i c e 的主 鍵和b u s i n e s s , s e r v i c e 的父類容器b u s i n e s s e n t i t y 的主鍵標(biāo)識。s e r v i c e k e y 是在注冊后 由u d d i 注冊中心自動賦予，并在b u s i n e s s s e r v i c e 整個生命周期中有效，而 。 b u s i n e s s k e y 的值僅當(dāng)b u s i n e s s s e r v i c e 的父類容器發(fā)生變化時才會被修改；n a m e 、 d e s c r i p t i o n 分別表示該服務(wù)的名、描述等信息；c a t e g o r y b a g 的作用與b u s i n e s s e n t i t y 中是類似的；b i n d i n g t e m p l a t e s 是一個b i n d i n g t e m p l a t e 的容器，它表示了這個 b u s i n e s s s e r v i c e 所包含的所有技術(shù)綁定信息。 1 0 山東大學(xué)碩士學(xué)位論文 u d d i 缺乏語義描述，只能針對一些屬性進(jìn)行基于分類及關(guān)鍵字的搜索，查全 率和查準(zhǔn)率并不理想，而且需要人的手工參。在u d d i 之上添加一個語義層，實 現(xiàn)基于語義的服務(wù)發(fā)現(xiàn)，則可以解決這些問題。 2 2w e b 服務(wù)的信譽度 語義w e b 和w e b 服務(wù)相結(jié)合稱為語義w e b f l 艮務(wù)。帶有語義信息的w e b f l 務(wù)描述有 利于實現(xiàn)自動化的w e b 服務(wù)發(fā)現(xiàn)，使得w e b f l 艮務(wù)發(fā)現(xiàn)技術(shù)不再拘泥于傳統(tǒng)的分類和 基于關(guān)鍵字查詢的技術(shù)，而是可以進(jìn)行基于語義的模糊匹配，使w e b h 艮務(wù)發(fā)現(xiàn)技術(shù) 更有效和準(zhǔn)確。但是滿足發(fā)現(xiàn)條件的w e b 服務(wù)可能同時有多個，服務(wù)質(zhì)量孰優(yōu)孰劣 如何判定；所得到的w e b f l 匣務(wù)是否可用，即其描述語義的真實性如何判定等都是現(xiàn) 實應(yīng)用中人們所關(guān)心的問題，這就是w e b 服務(wù)的信譽度( r e p u t a t i o n ) 問題。 在網(wǎng)格計算和電子商務(wù)中同樣有信譽度的問題。但與前兩者不同的是，語義 w e b 服務(wù)的信譽度除了要關(guān)注資源( 即w e b 服務(wù)) 的質(zhì)量之外，還要關(guān)注其語義信息 的信譽問題。因此語義w e b 服務(wù)信譽度應(yīng)該從兩個層次上來解釋。第一層次是w e b 服務(wù)的語義真實性。語義真實性是指一個w e b 服務(wù)描述所體現(xiàn)的語義是否真實，有 沒有不確切的甚至是虛假的部分，譬如某個w e b f l 艮務(wù)宣稱自己可以處理任何事情， 這當(dāng)然是虛假的。在確認(rèn)了w e b f l 琵務(wù)的語義真實性的基礎(chǔ)上需要考慮w e b f l 艮務(wù)的質(zhì) 量。w e b 服務(wù)質(zhì)量的優(yōu)劣影響客戶選擇，例如同樣是汽車租賃的w e b 服務(wù)，但是服 務(wù)a 提供的車要比服務(wù)b 提供更為物美價廉，這樣用戶當(dāng)然會去選擇服務(wù)a 。 因此，w e b 服務(wù)信譽度的作用主要體現(xiàn)在：1 ) 影響到服務(wù)的選擇，用戶在既能 滿足預(yù)算和時間約束，同時等價格的前提下，優(yōu)先選擇信譽度好的服務(wù)；2 ) 對服 務(wù)質(zhì)量要求較高的用戶，在滿足預(yù)算和時間約束的前提下，寧肯高價選擇信譽度 好