基于本體的ELearning服務(wù)發(fā)布與發(fā)現(xiàn)機(jī)制的研究

1、基于本體的e-learning服務(wù)發(fā)布與發(fā)現(xiàn)機(jī)制的研究摘要隨著互聯(lián)網(wǎng)及相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，越來越多的人通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息互通、知識傳播和文化交流。網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)(e-learning)也逐漸成為人們獲取知識的重要方式。e-learning是指通過internet進(jìn)行的學(xué)習(xí)與教學(xué)活動，它充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)所提供的、具有全新溝通機(jī)制與豐富資源的學(xué)習(xí)環(huán)境，實現(xiàn)的一種全新的學(xué)習(xí)方式。但是，目前網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源數(shù)量急劇增加，如何有效地組織和管理這些資源，以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源的共享和重用，并支持學(xué)習(xí)資源的可訪問性就成為一項重要而緊迫的任務(wù)。本體技術(shù)的出現(xiàn)為領(lǐng)域知識的組織、管理和共享提供了一種有效的途徑。因此，為了支持網(wǎng)絡(luò)

2、學(xué)習(xí)資源的共享和重用，支持對學(xué)習(xí)資源的有效訪問，本論文構(gòu)建學(xué)科本體來組織學(xué)科領(lǐng)域的知識，以實現(xiàn)對學(xué)科領(lǐng)域共享概念以及概念之間關(guān)系的表達(dá)。另外，本論文采用web服務(wù)的方式將學(xué)習(xí)資源封裝成e-learning服務(wù)，并將學(xué)科本體引入到e-learning服務(wù)的發(fā)布與發(fā)現(xiàn)過程中，增強(qiáng)了e-learning服務(wù)發(fā)現(xiàn)能力，并在一定程度上提高了服務(wù)查找的效率和準(zhǔn)確率。本文在研究和分析國內(nèi)外相關(guān)研究成果的基礎(chǔ)上，主要完成了以下幾個方面的工作：首先研究了當(dāng)今語義web關(guān)鍵技術(shù)和web服務(wù)相關(guān)技術(shù)，包括本體技術(shù)、wsdl、uddi、soap以及owl-s等，并對語義web中本體技術(shù)和語義web服務(wù)的描述模型owl

3、-s進(jìn)行了詳細(xì)闡述。通過對本體技術(shù)的研究，構(gòu)建了計算學(xué)科本體原型，在此基礎(chǔ)上研究將本體技術(shù)應(yīng)用于e-learning服務(wù)的發(fā)布與發(fā)現(xiàn)過程中的方法，提出了一種基于本體的e-learning服務(wù)發(fā)布與發(fā)現(xiàn)框架，既解決了網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源的共享和重用問題，又實現(xiàn)了e-learning服務(wù)的語義識別和匹配。論文最后給出了一個基于本體的e-learning服務(wù)發(fā)布系統(tǒng)原型的設(shè)計和實現(xiàn)。本論文在研究本體技術(shù)和web服務(wù)技術(shù)的基礎(chǔ)上，設(shè)計的e-learning服務(wù)語義發(fā)布系統(tǒng)，為進(jìn)一步對e-learning服務(wù)的語義發(fā)現(xiàn)的研究提供了很好的支持。關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)(e-learning)，web服務(wù)，學(xué)科本體 abs

4、tractwith rapid development of internet，more and more people share, disseminate, exchange information and knowledge through internete-learning is becoming an important way to acquire knowledgee-learning refers to the teaching and learning activities through the internet，which is able to take full ad

5、vantages of internet and is a promising way for lifetime educationat present, e-learning resources are sharply increasingnew approach is urgently needed, which is able to effectively organize and manage e-learning resources，and further to support the reuse and access to e-learning resourcesthe emerg

6、ence of ontology technology provides an effective way for the organization and management of domain knowledgetherefore, in order to share and reuse e-learning resources and support access to e-learning, discipline ontology is adopted to formally express the shared concepts and the relations among co

7、ncepts in a discipline；e-learning resources are encapsulated as e-learning servicesdiscipline ontology is used in the process of e-learning services publication and discovery, in order to improve efficiency and accuracy of e-learning services publication and discoveryresearch works in this thesis ar

8、e as followsat first, the latest technologies on web services and semantic web，including ontology, wsdl,uddi,soap and owl-s，etc，are discussedthen, ontology and the semantic web services description model owl-s are elaborateda computing discipline ontology is built；a discipline ontology based framewo

9、rk for e-learning services publication and discovery is presented, which aims to support the sharing and reuse of e-learning resources and further to realize semantic identification and matching in the process of e-learning service publication and discoveryfinally，the design and implementation of al

10、l e-learning services publication system prototype is introducedin this thesis，a semantic publication system of e-learning services is designed on the basis of ontology technology and web service technology, which provides a better support for further research 0n semantic discovery of e-learning ser

11、viceskeywords：e-learning,web service,discipline ontology第1章 緒論1.1研究背景及意義隨著互聯(lián)網(wǎng)及相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)成為人們進(jìn)行信息互通、知識傳播和文化交流的重要手段，網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)(e-learning)作為一種能拓展學(xué)習(xí)時空的新的教育形式，也越來越受到人們的普遍關(guān)注，網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)浪潮已經(jīng)到來。e-learning是指通過internet進(jìn)行的學(xué)習(xí)與教學(xué)活動，它是充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)所提供的、具有全新溝通機(jī)制與豐富資源的學(xué)習(xí)環(huán)境，實現(xiàn)的一種全新的學(xué)習(xí)方式。網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)突破了傳統(tǒng)的時空限制，但也存在一些問題：如網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源重用性低，導(dǎo)致大量資源重復(fù)

12、建設(shè)；各學(xué)習(xí)資源不能實現(xiàn)大范圍、高效率的共享，眾多學(xué)習(xí)資源成為離散的、孤立的“信息孤島”。web服務(wù)的出現(xiàn)為這一問題的解決提供了一個有效的途徑。web服務(wù)是獨(dú)立的、模塊化的應(yīng)用程序，能夠在網(wǎng)絡(luò)上被描述、發(fā)布、查找和調(diào)用1。web服務(wù)因其可移植性、跨平臺性和易部署性等優(yōu)點(diǎn)得到越來越廣泛的應(yīng)用。因此，我們可以將網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源封裝成web服務(wù)的形式，來解決網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)領(lǐng)域中“豐富的數(shù)據(jù)和貧乏的知識”的問題。e-learning服務(wù)就是通過web服務(wù)技術(shù)對學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行管理和發(fā)布的一類web服務(wù)。近年來。e-learning服務(wù)已成為網(wǎng)上學(xué)習(xí)的重要形式。但是web服務(wù)是源于傳統(tǒng)的萬維網(wǎng)的，e-learning

13、服務(wù)也不例外，這些服務(wù)盡管在信息格式上作了改進(jìn)，卻不能實現(xiàn)服務(wù)的自動發(fā)布、自動發(fā)現(xiàn)、自動執(zhí)行等操作。e-learning服務(wù)的急劇增加，為如何準(zhǔn)確高效地從龐大的服務(wù)群中找到所需要的服務(wù)提出了挑戰(zhàn)。為了有效實現(xiàn)服務(wù)的應(yīng)用價值，我們需要解決以下問題：如何發(fā)現(xiàn)滿足用戶需要的服務(wù)以及如何選擇最佳服務(wù)等。傳統(tǒng)的技術(shù)大都采用關(guān)鍵字匹配機(jī)制來解決上述問題，但存在查全率和查準(zhǔn)率低且不能很好地解決語義匹配的弊端。語義web的出現(xiàn)為上述問題的解決帶來了契機(jī)。語義web是對未來web體系結(jié)構(gòu)的一個偉大構(gòu)想，基本思想是通過本體和對web內(nèi)容的語義標(biāo)記，使計算機(jī)可以理解并處理web上的信息。因此，將本體引入到e-lea

14、rning服務(wù)的發(fā)布與發(fā)現(xiàn)過程中，可以實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)服務(wù)的準(zhǔn)確高效的檢索。學(xué)科本體是一類特殊的領(lǐng)域本體，它將某個特定學(xué)科作為應(yīng)用領(lǐng)域，通過對特定學(xué)科的深入研究，抽取出該學(xué)科領(lǐng)域中已被認(rèn)可的相對固定的概念，并歸納出它們之間的語義聯(lián)系，然后通過某種描述機(jī)制對抽取出的概念及其語義聯(lián)系進(jìn)行描述，就可以構(gòu)造出學(xué)科本體2。通過學(xué)科本體，可以實現(xiàn)對學(xué)科詞匯的語義識別和匹配，為學(xué)習(xí)資料的共享和重用以及e-learning系統(tǒng)的互操作性提供支持。因此，學(xué)科本體在e-learning中得到了越來越廣泛的研究。本論文的選題正是針對存在問題，逐步探索解決方案，最終確定將本體技術(shù)和web服務(wù)技術(shù)相結(jié)合，研究將本體技術(shù)引

15、入e-learning服務(wù)的發(fā)布與發(fā)現(xiàn)中。這樣，既解決了網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源的共享和重用問題，又實現(xiàn)了e-learning服務(wù)的語義識別和匹配。因此，研究基于本體的e-learning服務(wù)發(fā)布與發(fā)現(xiàn)，具有非常重要的理論和現(xiàn)實意義。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1 e-learning方面的研究現(xiàn)狀計算機(jī)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用最早可追溯到1958年ibm公司成功開發(fā)世界上第一個計算機(jī)教學(xué)系統(tǒng)，從此計算機(jī)輔助教學(xué)(cai)得到迅速發(fā)展。進(jìn)入90年代后，隨著學(xué)習(xí)理論、信息技術(shù)的發(fā)展，計算機(jī)輔助教學(xué)也有了飛速發(fā)展。1996年第一篇有關(guān)局域網(wǎng)培訓(xùn)的論文在美國training magazine雜志上發(fā)表以來，教育技術(shù)界和

16、培訓(xùn)界正式開始了關(guān)于e-learning的研究e-learning方面的研究可歸納為以下幾個方面：(1)e-learning中學(xué)習(xí)理論和網(wǎng)絡(luò)教育技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的研究研究內(nèi)容主要包括現(xiàn)代學(xué)習(xí)理論及其在e-learning中的應(yīng)用以及網(wǎng)絡(luò)教育相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。目前，對網(wǎng)絡(luò)教育技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的研究有很多，aicc(aviation industry cbt committee，美國航空工業(yè)計算機(jī)輔助訓(xùn)練委員會)最早提出計算機(jī)管理教學(xué)(cmi)規(guī)范，現(xiàn)成為廣泛采用的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)3；美國國防部(dod)的美國高級分布式學(xué)習(xí)研究項目(adl)借鑒aicc的cmi標(biāo)準(zhǔn)建立了可共享課程對象參考模型scorm (sharable co

17、urse object reference model)4；美國大學(xué)校際交流委員會(educom)于1996年設(shè)立的一個研究項目ims現(xiàn)已建立了內(nèi)容包裝規(guī)范、元數(shù)據(jù)規(guī)范等5。2001年，我國開始啟動教育信息化技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研究項目，成立了中國教育信息化技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)委員會，根據(jù)我國教育情況創(chuàng)建了各項標(biāo)準(zhǔn)，形成了“中國教育信息化技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系”6。國際組織在e-learning服務(wù)方面的標(biāo)準(zhǔn)化研究主要有dcmi(都柏林核心元數(shù)據(jù)研究行動)和ieeeltsc(ieee學(xué)習(xí)技術(shù)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化委員會)dcmi建立了dc元數(shù)據(jù)規(guī)范和dceducation元數(shù)據(jù)規(guī)范，ieeeltcs建立了參考模型、學(xué)習(xí)者模型和學(xué)習(xí)對象元數(shù)

18、據(jù)標(biāo)準(zhǔn)ieee-lom7。目前比較成熟的標(biāo)準(zhǔn)主要有dc和ieee-lom。(2)e-learning中學(xué)習(xí)資源管理的研究該研究主要包括對學(xué)習(xí)對象元數(shù)據(jù)的抽取、學(xué)習(xí)對象重用、利用本體技術(shù)實現(xiàn)學(xué)習(xí)資源查找等內(nèi)容，主要是將內(nèi)容管理思想應(yīng)用到學(xué)習(xí)資源的組織中。bergstedt研究內(nèi)容管理系統(tǒng)和e-learning的關(guān)系，指出實行內(nèi)容管理可顯著提高e-learning系統(tǒng)的教學(xué)質(zhì)量。j.m.su等人研究了scorm兼容學(xué)習(xí)對象庫的內(nèi)容管理模式。華東師范大學(xué)的李君麗、祝智庭對學(xué)習(xí)內(nèi)容關(guān)系系統(tǒng)的功能、角色進(jìn)行研究，指出學(xué)習(xí)資源管理是實現(xiàn)教學(xué)資源和課程融合的重要手段8。(3)e-learning系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

19、的研究研究e-learning系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)主要是對抽象的邏輯結(jié)構(gòu)的研究。舒蓓，申瑞民等人對支持個性化學(xué)習(xí)的e-learning系統(tǒng)架構(gòu)及其組成部分進(jìn)行了研究；suthers將cscl體系結(jié)構(gòu)分成中央結(jié)構(gòu)、復(fù)制結(jié)構(gòu)、分布式結(jié)構(gòu)和混合結(jié)構(gòu)。近年來，又出現(xiàn)了基于知識驅(qū)動的e-learning體系架構(gòu)、基于工作流的e-learning體系架構(gòu)等。(4)e-learning系統(tǒng)實現(xiàn)技術(shù)的研究實現(xiàn)技術(shù)的研究主要集中在對xml和元數(shù)據(jù)的應(yīng)用研究上，近年來出現(xiàn)了對語義技術(shù)的研究。其中前兩個方面的應(yīng)用研究比較成熟，對語義技術(shù)的應(yīng)用研究還處于探索階段。山東大學(xué)的郝興偉、孟祥旭研究了基于知識本體的e-learni

20、ng系統(tǒng)的實現(xiàn)。1.2.2 語義web服務(wù)方面的研究最早為web服務(wù)增加語義信息的是damls，owl-s是在daml-s的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。daml-s提供了足夠的表示web服務(wù)能力和特性的語義信息來描述web服務(wù)，目的在于實現(xiàn)web服務(wù)發(fā)現(xiàn)、調(diào)用、合成和執(zhí)行監(jiān)控的自動化。目前許多語義表示的研究、服務(wù)綁定的研究、基于本體的服務(wù)匹配的研究、damls和uddi相結(jié)合的研究等方面的研究都是基于daml-s展開的。當(dāng)前存在的研究主要分為兩類：(1)實現(xiàn)daml-s本體描述信息到uddi的映射，補(bǔ)充uddi的web服務(wù)語義描述能力；(2)基于damnoil擴(kuò)展wsdl模式，并基于擴(kuò)展的wsdl實現(xiàn)w

21、sdl到damls本體的映射，再將語義信息擴(kuò)展到uddi中。國外的經(jīng)典研究有：美國卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的massimo paolucci提出的基于daml-s的augmentuddi語義web服務(wù)注冊系統(tǒng)。該系統(tǒng)的匹配思想成為后來的語義web服務(wù)發(fā)現(xiàn)方向研究的核心思想。它利用本體概念之間的包含關(guān)系來實現(xiàn)web服務(wù)的輸入輸出的匹配。但該算法僅實現(xiàn)了同一本體中的概念之間的匹配，沒有考慮服務(wù)質(zhì)量的匹配，導(dǎo)致匹配的范圍過窄且有效性不足，而且匹配程度的劃分粗糙、響應(yīng)時間長。美國麻省理工學(xué)院的mark klein和美國紐約大學(xué)的abraham bemstein提出基于過程本體論的服務(wù)發(fā)現(xiàn)方法嗍。通過定義過程本體

22、來表達(dá)查詢請求與web服務(wù)。由于過程本體與wsdl之間無映射關(guān)系，需要花大量時間對服務(wù)建立索引，因此服務(wù)發(fā)現(xiàn)的高效性不能完全保證。美國喬治亞大學(xué)lsdis實驗室的meteor-s系統(tǒng)，采用語義本體論推理和qos策略相結(jié)合的服務(wù)匹配和篩選方法，由于使用的是簡單的基于服務(wù)模板的匹配算法，所以不能支持復(fù)雜的邏輯推理。國內(nèi)的經(jīng)典研究有：清華大學(xué)的許斌、李涓子等提出了一種web服務(wù)語義標(biāo)注方法。為了對wsdl文件進(jìn)行自動語義標(biāo)注并提高標(biāo)注的準(zhǔn)確度，采用owl描述的領(lǐng)域本體來增強(qiáng)wsdl文件的語義信息，利用xml schema的格式信息與本體概念之間的相似性，實現(xiàn)對wcb服務(wù)的語義標(biāo)注，并制定wsdl到o

23、wl-s的轉(zhuǎn)換規(guī)則，生成owl-s格式的web服務(wù)語義描述。山東大學(xué)的李慶忠、王凱等對web服務(wù)語義描述和語義匹配進(jìn)行研究。在語義描述方面，運(yùn)用語義本體定義和表述web服務(wù)，參考web服務(wù)本體owl-s設(shè)計相關(guān)的服務(wù)本體和領(lǐng)域本體，并運(yùn)用到既定的web服務(wù)匹配算法中。在web服務(wù)語義匹配方面，根據(jù)智能化和高效性的要求，在服務(wù)功能語義描述的基礎(chǔ)上，通過對服務(wù)功能的輸入、輸出語義相似匹配，提高服務(wù)檢索的查準(zhǔn)率和查全率。3)學(xué)科本體的構(gòu)建方面研究現(xiàn)狀自從1977年知識工程的鼻祖fcigenbaum提出“知識工程”這個概念以來，基于人工智能和信息技術(shù)的對知識的理解、抽取、表示和應(yīng)用一直是相關(guān)領(lǐng)域的研究

24、重點(diǎn)。上世紀(jì)90年代初，哲學(xué)中“ontology”被ai領(lǐng)域借鑒，本體建模方法也初步確立，本體論為知識工程中的知識提供了新的組織形式。近年來，國內(nèi)外對本體做了大量研究并將其運(yùn)用于知識工程領(lǐng)域。國外的經(jīng)典研究主要有：w3c致力于本體的研究始于2001年，w3c的web-ontology工作組一開始就將自己的研究定位于為語義網(wǎng)的創(chuàng)建打基礎(chǔ)。該工作組的主要貢獻(xiàn)是從2002年1月起開始制訂owl(ontology web laguage)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。2004年2月10日，owl已成為了w3c的正式推薦標(biāo)準(zhǔn)。owl促進(jìn)了由xml，rdf(s)支持的web內(nèi)容在機(jī)器間的互操作性。美國斯坦福大學(xué)的知識系統(tǒng)實驗

25、室(ksl-knowledge systems laboratory以下簡稱ksl)，無論是在本體建模工具領(lǐng)域，還是在本體應(yīng)用層面的研究方面，都站在了知識工程領(lǐng)域的最前沿。ksl的n.gruber在1993年最早提出了“本體”在知識工程領(lǐng)域的定義。目前，ksl的研究主題主要有知識共享技術(shù)、物理系統(tǒng)的建模與分析、應(yīng)用性智能系統(tǒng)三大方面。德國卡爾斯魯厄大學(xué)(university of karlsruhe)的rudi studer，alexander maeche和以他們?yōu)槭椎膽?yīng)用情報學(xué)和規(guī)范描述方法研究所(aifbinstitute of applied informatics and forma

26、l description methods)對本體基礎(chǔ)理論(ontology learning)和本體的數(shù)學(xué)表達(dá)進(jìn)行了深層次的研究。aifb研究所目前從事的研究重點(diǎn)是創(chuàng)建基于本體的知識門戶和語義門戶。歐洲的ontoweb依托aifb研究所的ontoweb項目，建立了以知識管理為目的的網(wǎng)上知識門戶。ontoweb的目標(biāo)是集合歐洲語義網(wǎng)網(wǎng)頁標(biāo)準(zhǔn)的研究人員和產(chǎn)業(yè)學(xué)會的力量，加強(qiáng)該領(lǐng)域的跨學(xué)科協(xié)作，促進(jìn)歐洲文化的復(fù)興，保護(hù)歐洲語言多元化和歐洲文化多樣性，并在本體領(lǐng)域的研究中占據(jù)主導(dǎo)地位。與國外相比，國內(nèi)無論是在理論研究、實證研究還是在技術(shù)手段的實現(xiàn)和應(yīng)用方面都相對落后，與國外高水平的研究相比存在很大差

27、距。國內(nèi)對于本體的研究大約始于20世紀(jì)90年代初。國內(nèi)對于本體的研究主要有：中國科學(xué)院自1998年就開始從事本體領(lǐng)域的課題研究。其中，數(shù)學(xué)與系統(tǒng)科學(xué)研究院，數(shù)學(xué)研究所、知識處理與人機(jī)交互實驗室，管理、決策與信息系統(tǒng)開放實驗室一直走在研究的最前沿。他們在“天馬”專家系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境研究成果的基礎(chǔ)上，致力于如下幾個方面工作：(1)研究以本體作為關(guān)聯(lián)手段，增強(qiáng)面向?qū)ο蠓椒ǖ谋憩F(xiàn)力，以達(dá)到完成信息系統(tǒng)需求分析的目的。提出了面向本體的需求分析(oora-ontology-oricnted requirements analysis)模型。(2)研究形式化的本體在領(lǐng)域知識的復(fù)用和共享中的基礎(chǔ)地位和作用。(3)

28、研究基于專業(yè)領(lǐng)域知識復(fù)用的，虛擬領(lǐng)域本體的創(chuàng)建技術(shù)。另外，浙江大學(xué)人工智能研究所早在1985年就致力于地質(zhì)探礦專家系統(tǒng)的研究。并通過了國家自然科學(xué)基金資助項目驗收和成果鑒定；哈工大計算機(jī)科學(xué)與工程系的研究人員則一直致力于企業(yè)本體論系統(tǒng)的創(chuàng)建和相關(guān)理論的研究。國內(nèi)外重要的本體系統(tǒng)主要有：基于心理語言規(guī)則的英文詞典wordnet：由美國國家科學(xué)基金贊助，加州大學(xué)伯克力分校的國際計算機(jī)科學(xué)研究所承擔(dān)開發(fā)的framenet：南加州大學(xué)信息科學(xué)研究所(isi-information sciences institute)的bill mann和christian matthiessen等人開發(fā)的gum(通

29、用上層模型)，希望用自然語言的表達(dá)方式來組織信息面向自然語言處理，支持多語種處理，包括基本概念及獨(dú)立于各種具體語言的概念組織形式；sensus面向自然語言處理，為機(jī)器翻譯提供概念結(jié)構(gòu)，包括7萬多概念。ontoseek是一個集中了在線黃頁和產(chǎn)品目錄的，基于內(nèi)容檢索的系統(tǒng)。cycorp集團(tuán)正在進(jìn)行的cyc項目，旨在提供一種可以為其它程序使用的“深層次的”理解。德克薩斯大學(xué)計算機(jī)系知識系統(tǒng)研究小組將知網(wǎng)(hownet)列為本體項目之一，用于自然語言處理，包含中文詞典中概念與概念間的關(guān)系，概念的屬性與屬性間的關(guān)系。同時還包含了與中文對應(yīng)的英文概念，以及概念的屬性間的關(guān)系。由新墨西哥州立大學(xué)的計算研究實

30、驗室負(fù)責(zé)研制開發(fā)的mikrokmos，是一個概念揭示程度深入徹底，覆蓋學(xué)科范圍廣泛的用于多語種自然語言處理的本體。目前，學(xué)科領(lǐng)域還沒有比較成熟的現(xiàn)成的本體可以使用，只有一些個人建立的簡單的針對某一課程的小型學(xué)科本體。所以，要研究基于本體的網(wǎng)上學(xué)習(xí)內(nèi)容的發(fā)現(xiàn)，還需要對學(xué)科領(lǐng)域進(jìn)行深入研究，準(zhǔn)確地抽取出該領(lǐng)域中的重要概念、屬性以及相互之間的關(guān)系，從而構(gòu)建出一個包含信息盡可能豐富的學(xué)科本體。1.3本文研究內(nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)本文的研究重點(diǎn)：學(xué)科本體的構(gòu)建；將學(xué)科本體作為對學(xué)科詞匯進(jìn)行語義識別和匹配的基礎(chǔ)，應(yīng)用于e-learning服務(wù)的發(fā)布與發(fā)現(xiàn)過程中，支持基于語義的e-learning 服務(wù)的發(fā)布與發(fā)現(xiàn)。

31、本文提出了一個基于領(lǐng)域本體的e-learning服務(wù)發(fā)布與發(fā)現(xiàn)框架，該框架將學(xué)科本體引入e-learning服務(wù)發(fā)布與發(fā)現(xiàn)過程中，增強(qiáng)了e-learning服務(wù)發(fā)現(xiàn)能力，并在一定程度上提高了服務(wù)查找的效率和準(zhǔn)確率。1.3.1主要研究內(nèi)容歸納如下：1)深入學(xué)習(xí)和研究了本體和web服務(wù)相關(guān)的理論知識。包括本體的概念、描述語言owl的語法、本體構(gòu)建的方法和步驟、本體開發(fā)工具等以及web服務(wù)描述語言wsdl、web服務(wù)發(fā)布與發(fā)現(xiàn)過程、服務(wù)描述方法和集成協(xié)議uddi以及用于web服務(wù)調(diào)用的簡單對象訪問協(xié)議(soap)等。2)對學(xué)科知識進(jìn)行概念提取，構(gòu)建出一個計算學(xué)科本體原型，并對該學(xué)科中涉及的知識進(jìn)行分

32、析，提取出該部分學(xué)習(xí)資源中的關(guān)鍵概念、屬性及它們之間的聯(lián)系，利用本體開發(fā)工具prot696，為計算學(xué)科中的軟件工程知識域開發(fā)了一個本體實例，為知識的共享提供了基礎(chǔ)。3)提出一種基于本體的e-learning服務(wù)發(fā)布與發(fā)現(xiàn)框架，從語義層上對學(xué)習(xí)資源進(jìn)行描述，使學(xué)習(xí)資源可以實現(xiàn)共享和互操作。該框架分為4個層次，從上到下依次為用戶層、表示層、中間件層和數(shù)據(jù)存儲層。用戶層主要面向兩類用戶：服務(wù)提供者和服務(wù)請求者。表示層為用戶服務(wù)提供了接口，語義層主要完成語義查詢、語義分析、語義推理功能，存儲層包括學(xué)科本體、服務(wù)本體和uddi注冊中心，分別用于存儲學(xué)科知識、服務(wù)語義描述信息和已發(fā)布的e-learning

33、服務(wù)基本信息。4)基于該框架利用java語言開發(fā)了一個原型系統(tǒng)。該原型系統(tǒng)通過對計算學(xué)科本體的引用，嘗試將e-learning服務(wù)提供者所提供的服務(wù)進(jìn)行語義發(fā)布，以便讓網(wǎng)上學(xué)習(xí)用戶能夠準(zhǔn)確高效地發(fā)現(xiàn)這些e-learning服務(wù)。1.3.2本研究的創(chuàng)新點(diǎn)主要體現(xiàn)在：1)將本體技術(shù)引入到e-learning服務(wù)的發(fā)布與發(fā)現(xiàn)過程中，實現(xiàn)對e-learning服務(wù)發(fā)布和發(fā)現(xiàn)信息的語義描述，提高e-learning服務(wù)查找準(zhǔn)確性。2)分析了語義web服務(wù)相關(guān)技術(shù)，提出了一種基于本體的e-learning服務(wù)發(fā)布與發(fā)現(xiàn)框架。1.4本文組織結(jié)構(gòu)本文共分六大章：第l章介紹了本課題的研究背景和意義，對與本課題相

34、關(guān)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀做了簡要分析，同時本章還對目前學(xué)習(xí)資源建設(shè)現(xiàn)狀，本體研究現(xiàn)狀，以及語義web在eleaming中的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行了介紹。最后給出了本文的主要工作內(nèi)容和組織結(jié)構(gòu)。第2章主要介紹了本體理論和web service相關(guān)理論，對本體的概念、描述語言、開發(fā)工具，web service關(guān)鍵技術(shù)以及語義web服務(wù)描述模型進(jìn)行了深入學(xué)習(xí)和研究，為課題的研究工作提供理論上的依據(jù)。第3章研究學(xué)科領(lǐng)域本體的構(gòu)建。通過對本體構(gòu)建理論的深入研究，綜合考慮各種本體構(gòu)建方法的優(yōu)缺點(diǎn)，提出一種基于螺旋模型的原型化方法。通過對學(xué)習(xí)領(lǐng)域頂層概念的抽取以及概念之間關(guān)系的分析，構(gòu)建出一個計算學(xué)科本體原型。然后，通過對

35、計算學(xué)科中軟件工程知識域中的學(xué)習(xí)資源的深入研究，對構(gòu)建的本體原型進(jìn)行實例化，構(gòu)建出一個簡單的計算學(xué)科本體。為實現(xiàn)基于本體的e-learning服務(wù)發(fā)布與發(fā)現(xiàn)做好準(zhǔn)備。第4章提出一種基于本體的e-learning服務(wù)發(fā)布與發(fā)現(xiàn)框架，該框架分為4個層次，從上到下依次為用戶層、表示層、中間件層和數(shù)據(jù)存儲層。用戶層主要面向兩類用戶：服務(wù)提供者和服務(wù)請求者。表示層為用戶服務(wù)提供了接口，語義層主要完成語義查詢、語義分析、語義推理功能，存儲層包括學(xué)科本體、服務(wù)本體和uddi注冊中心，分別用于存儲學(xué)科知識、服務(wù)語義描述信息和已發(fā)布的e-learning服務(wù)信息。在該框架的基礎(chǔ)上，對web服務(wù)語義發(fā)布機(jī)制進(jìn)行了

36、分析。第5章依據(jù)基于領(lǐng)域本體的學(xué)習(xí)資源管理框架，開發(fā)了一個原型系統(tǒng)。原型系統(tǒng)以構(gòu)建的計算學(xué)科本體為基礎(chǔ)，為e-learning服務(wù)提供者提供一個語義發(fā)布的平臺。本章首先對系統(tǒng)進(jìn)行了需求分析，提出了設(shè)計目標(biāo)和發(fā)布系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并選擇了相應(yīng)的開發(fā)平臺和工具。然后對發(fā)布系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計和實現(xiàn)。經(jīng)實驗表明，該原型系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)e-learning服務(wù)的語義描述，能夠?qū)崿F(xiàn)e-learning服務(wù)的語義發(fā)布。第6章對研究成果進(jìn)行了總結(jié)，對其不足和待改進(jìn)之處進(jìn)行了分析和總結(jié)，并對下一步的工作前景進(jìn)行了展望。 第2章 基于本體的web服務(wù)關(guān)鍵技術(shù)本章將對論文中涉及的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行分析，包括本體技術(shù)和web服務(wù)技術(shù)以及語

37、義web服務(wù)技術(shù)。其中本體技術(shù)包括本體的概念、描述語言及開發(fā)工具等。web服務(wù)技術(shù)包括web服務(wù)的概念、核心協(xié)議及發(fā)布與發(fā)現(xiàn)機(jī)制。語義web服務(wù)主要研究其概念及描述模型owl-s。本章內(nèi)容是進(jìn)行課題研究的理論基礎(chǔ)。2.1本體概述2.1.1本體的概念ontology最早是一個哲學(xué)概念，后來隨著人工智能的發(fā)展，被人工智能界賦予了新的定義。比較有代表性的是1998年studer提出的定義：本體是共享概念模型的明確的形式化規(guī)范說明(ontology is a formal，explicit specification of a shared conceptualization.)。這個定義體現(xiàn)了本體的

38、4層含義：概念模型(conceptualization)通過客觀世界中一些現(xiàn)象的相關(guān)概念而得到的模型，其表示的含義獨(dú)立于具體的環(huán)境狀態(tài)。明確(explicio所使用的概念及其約束都有明確的定義。形式化(formal)ontology是計算機(jī)可讀的，即能被計算機(jī)處理的。共享(share)ontology中體現(xiàn)的是共同認(rèn)可的知識，反映的是相關(guān)領(lǐng)域中公認(rèn)的概念集，它所針對的是團(tuán)體而不是個體。盡管本體有很多不同的定義方式，但是從內(nèi)涵上來看，不同研究者對于本體的認(rèn)識是統(tǒng)一的，都把本體當(dāng)作是領(lǐng)域內(nèi)部不同實體(人、機(jī)器、軟件系統(tǒng)等)之間進(jìn)行交流(對話、互操作、共享等)的一種語義基礎(chǔ)，本體的目標(biāo)是捕獲相關(guān)領(lǐng)域

39、的知識，提供對該領(lǐng)域知識的共同理解，確定該領(lǐng)域內(nèi)共同認(rèn)可的概念詞匯，并從不同層次的形式化模式上給出這些概念和概念之間相互關(guān)系的明確定義，實現(xiàn)知識共享，即本體提供一種明確定義的知識。就語義web要實現(xiàn)的功能目標(biāo)來說，本體提供的這種共識更主要的是為機(jī)器服務(wù)，機(jī)器并不能像人類一樣理解自然語言中表達(dá)的語義，目前的計算機(jī)也只能把文本看成字符串進(jìn)行處理。因此，在計算機(jī)領(lǐng)域討論本體，就要討論本體究竟是如何表達(dá)共識的，也就是概念的形式化表達(dá)問題。2.1.2本體描述語言本體描述語言是用來描述本體的，它讓用戶可以為領(lǐng)域模型編寫清晰、形式化的概念描述。本體描述語言起源于人工智能領(lǐng)域?qū)χR表示的研究，因此本體的描述語

40、言不僅僅需要具有良好定義的語法、語義和充分的表達(dá)能力，更需要有效的推理支持(包括計算復(fù)雜性和可判定性等)。大量的研究工作者活躍在該領(lǐng)域，因此誕生了許多種本體描述語言，主要分為兩大類：即傳統(tǒng)的本體描述語言和與web相關(guān)的本體描述語言。傳統(tǒng)的本體描述語言主要有：kif、ontolingua、loom和ocml等，它們注重在知識工程過程中知識的共享和重用，但缺乏在本體概念之上的推理功能，不能被廣泛地應(yīng)用于互聯(lián)網(wǎng)上的知識交換與共享中。為解決網(wǎng)絡(luò)化環(huán)境下有效的知識管理問題，以知識本體為核心的語義we；b技術(shù)的研究已成為知識管理領(lǐng)域的最新熱點(diǎn)。與web相關(guān)的本體描述語言主要有rdf和rdfs、shoe、x

41、ol、oml、oil、daml、oil+daml、owl。其中rdf和rdfs、oil、daml、oil+daml、owl之間有著密切的聯(lián)系，是被廣泛研究的網(wǎng)絡(luò)本體描述語言，都是基于xml的9。而shoe是基于html的，是html的一個擴(kuò)展。目前，w3c推薦的與本體語言相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)有三個：xml、rdfrdfs、owl。下面對最流行的本體描述語言進(jìn)行簡要介紹。rdfrdfs簡介rdf(資源描述框架)是w3c組織推薦使用的用來描述資源及其之間關(guān)系的語言規(guī)范，具有簡單、易擴(kuò)展、開放性、易交換和易綜合等特點(diǎn)10。rdf的目標(biāo)是為web資源描述提供一種通用框架，它以一種機(jī)器可理解的方式被表示出來，可以

42、很方便的進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，rdf提供了web數(shù)據(jù)集成的元數(shù)據(jù)解決方案。rdf語言主要功能特征所描述的內(nèi)容包括：1)resourco：一類特定的信息條目，通常是一個web站點(diǎn)；資源，通常以切地進(jìn)行標(biāo)識；2)classsubclass：資源可以被分類，每個類以下都可以有許多小的下位類，由此形成了一個完整的分類體系；3)property：連接兩個相關(guān)資源；4)domainrange：一個property中的兩個資源可以受到限定，一個目標(biāo)域以及目的文件范圍會受到一個特定類的限制；5)container：資源集合可組織在container中。container包括：“集”，元素的“次序”，即按一定的順序排列

43、，以及“其他的選擇”。rdf與xml之間的關(guān)系非常緊密，事實上，它們之間是互補(bǔ)的：rdf的作用之一是以一種標(biāo)準(zhǔn)化的、具有互操作性的模式為基于xml的數(shù)據(jù)規(guī)定語義。rdf是一種元數(shù)據(jù)模型，而xml是一種語法格式11。rdf數(shù)據(jù)模型可以用xml表示，也可以用其他語法格式描述。rdf schema是基于rdf的一種模式定義語言，它使用一種機(jī)器可以理解的體系來定義描述資源的詞匯，其功能就像一個字典，可以將其理解為大綱或規(guī)范。rdf schema的作用是：定義資源以及屬性的類別； 定義屬性所應(yīng)用的資源類以及屬性值的類型； 定義上述類別聲明的語法； 申明一些由其它機(jī)構(gòu)或組織定義的元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的屬性類。oil

44、和daml簡介oil(ontology interchange language，ontology inference layer)是由斯坦福大學(xué)、荷蘭阿姆斯特丹大學(xué)等多家機(jī)構(gòu)從2000年開始聯(lián)合開發(fā)，它所依托的項目是ontoknowlodge12。作為一種推薦標(biāo)準(zhǔn)，具有合并和表示本體以及進(jìn)行系統(tǒng)間交互兩種功能。其設(shè)計目的是為了提供最多的建模元語，可通用于基于框架和描述邏輯的本體。oil為一個標(biāo)準(zhǔn)的本體語言指出了一個層次化的方法每一增加層將在原來的層上增加功能性和復(fù)雜性。用oil來描述本體，需要區(qū)分3個不同的層次：首先是對象級，這一級描述具體的本體；其次是第l元級，這一級提供了確定的本體定義，

45、用一種定義良好的語義來描述結(jié)構(gòu)化的詞匯；最后是第2元級，這一級描述的是一個本體的元信息，如作者、名稱和主題等。oil目前的研究關(guān)注的是第l元級和第2元級，分別稱之為本體定義和本體容器。daml(darpa agent markup language)i掃darpa(美國國防部高級計劃研究署)主持開發(fā)，力圖溶入rdf、oil等的優(yōu)點(diǎn)，它與oil一樣建立在rdf之上，以描述邏輯為基礎(chǔ)13。其主要目標(biāo)是開發(fā)一個旨在以機(jī)器可讀的方式表示語義關(guān)系、并與當(dāng)前及未來技術(shù)相容的語言，尤其是開發(fā)出一套工具與技術(shù)，使得agent(代理)程序可以識別與理解信息源，并在agent程序之間實現(xiàn)基于語義的互操作。daml

46、擴(kuò)展了rdf，增加了更多的更復(fù)雜的類、屬性等定義。它一度很流行，成為網(wǎng)上很多本體的描述語言。后來daml的研究者和oil的研究者開始合作，推出了daml+oil語言，成為w3c研究語言互聯(lián)網(wǎng)的本體語言的起點(diǎn)。daml+oil是由美國和歐盟在daml背景下共同開發(fā)的。它是rdf(s)基礎(chǔ)上的擴(kuò)展，具備充分的表達(dá)能力(如唯一性、傳遞性、逆反性、等價等)，具有一定的推理能力，完全確定了語義網(wǎng)中知識表示語言的整體框架。國外已有多種支持daml+oil的工具軟件，如：oil ed、web ode等。owl簡介owl語言作為w3c推薦的全新的web本體語言，雖然它的基本語法和功能與daml+oil很相似，

47、但它的語言機(jī)制已大大增強(qiáng)14。同時它還增加了更多用于描述屬性和類的詞匯，具有豐富的語義和關(guān)系邏輯表示功能。而且它強(qiáng)調(diào)知識的表示和推理規(guī)則的應(yīng)用，是當(dāng)前語義web研究中最具代表性的本體描述語言。owl針對不同的用戶群，提供了3種表達(dá)能力逐漸增強(qiáng)的子語言：owl lite、owl dl和owl full15。owl lite 語義表達(dá)能力簡單，僅限于對概念的層次支持基數(shù)，但只允許基數(shù)分類和簡單的屬性約束描述。owl full和owl dl支持相同的owl語言結(jié)構(gòu)成分集，它們的不同在于對這些結(jié)構(gòu)成分和rdf特征的使用限制：owl full可以隨時與rdfs混用，它與rdfs一樣在類、屬性、個體和數(shù)據(jù)

48、值之間不做強(qiáng)制性的嚴(yán)格區(qū)分；owl dl則限制與rdf的混用，并嚴(yán)格區(qū)分類、屬性、個體和數(shù)據(jù)值，但是支持它的推理機(jī)已經(jīng)問世；owl lite是owl dl的子語言，只支持owl語言結(jié)構(gòu)成分集的一部分，owl lite與owl dl遵循相同的語義限制，并且具備推理機(jī)需要的屬性。在構(gòu)建owl本體時，用戶可以根據(jù)對表達(dá)性和復(fù)雜性的需求，選擇不同的子語言16，在選擇子語言時主要應(yīng)該考慮以下幾點(diǎn)：1)約束的可表達(dá)程度。owl lite適用于簡單的約束，owl dl約束的表達(dá)范圍較廣；2)rdf模型機(jī)制的繼承性。owl dl不允許定義類型的類型以及為類型賦予屬性這樣的機(jī)制，而owl full則在這方面加以

49、實現(xiàn)；3)owl full對推理的支持不可預(yù)測性。因為目前還沒有完全支持owl full的推理軟件的實現(xiàn)，不能保證可計算性，因此在要求推理的應(yīng)用中有困難。owl語言作為w3c推薦的全新的web本體語言，雖然它的基本語法和功能與daml+oil很相似，但它的語言機(jī)制已大大增強(qiáng)17。同時它還增加了更多用于描述屬性和類的詞匯，具有豐富的語義和關(guān)系邏輯表示功能。而且它強(qiáng)調(diào)知識的表示和推理規(guī)則的應(yīng)用，是當(dāng)前語義web研究中最具代表性的本體描述語言。本課題采用owl作為本體描述語言。2.1.3本體開發(fā)工具本體編輯工具種類繁多，早期本體編輯工具采取較普及的用于知識庫開發(fā)的kads方法，目前已基本不用了。后來

50、又出現(xiàn)了一些發(fā)展較成熟且常用的本體編輯工具，如：ontoedit、ontolingua、ontosaurus、webonto、oiled和protege 2000。另外，還有兩種對本體數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢和維護(hù)的工具：jenaglsesame。下面對最常用的兩種本體工程工具protege和jena進(jìn)行簡要介紹。 protegeprotege是由美國斯坦福大學(xué)開發(fā)的本體編輯工具，也是基于知識的編輯器18。protege開發(fā)界面友好，本體開發(fā)人員可以在需宴時迅速訪問相關(guān)的信息，可以直接實施導(dǎo)航和管理本體的操作。樹形控制實現(xiàn)了類層次結(jié)構(gòu)中迅速和簡單的導(dǎo)航。protege使用java和open source作

51、為操作平臺；可用于編制使用分類系統(tǒng)和知識庫；可以根據(jù)使用者的需要進(jìn)行定制，通過定制用戶界面以更好地適應(yīng)新語言的使用；有可自行設(shè)置的數(shù)據(jù)輸入格式，可以將其內(nèi)部表示轉(zhuǎn)換成多種形式的文本表示格式，如xml、rdf(s)、oil、daml、daml+oil、owl等系列語言。protege工具本身沒有嵌入推理工具，不能實現(xiàn)推理，但它具有很強(qiáng)的可擴(kuò)展性，可以插入插件來擴(kuò)展一些特殊的功能19，如推理、提問、xml轉(zhuǎn)換等。protege是可擴(kuò)展的獨(dú)立平臺環(huán)境，用于構(gòu)建和編輯本體以及知識庫。protege體系結(jié)構(gòu)的最主要優(yōu)勢是它開放的模塊化風(fēng)格。基于組建的體系結(jié)構(gòu)使系統(tǒng)開發(fā)者可以通過生成恰當(dāng)?shù)牟寮碓鰪?qiáng)新的功

52、能。插件可以分為三類，一類是后端插件，使用戶可以以多種格式來存儲和輸入知識庫；一類是slot widgets類插件，用來為特定的域或特定任務(wù)合并槽或顯示邊界槽值；第三類是tab插件，與protege知識庫一起，提供基于知識的應(yīng)用。后端插件支持在rdf schema、帶dtd的xml文件、xml schema文件中存儲和導(dǎo)入本體。jenajena是惠普實驗室提供的針對語義web應(yīng)用的開源java開發(fā)包20。它支持應(yīng)用程序調(diào)用jena提供的接口操作本體數(shù)據(jù)：支持主流的本體描述語言，如rdf、rdfs；支持多種本體編碼方式，如n3方式和三元組方式：支持多種本體的存儲模型，如：內(nèi)存模型和數(shù)據(jù)庫模型等；

53、支持基于rdfs的推理。另外，jena還支持利用sparql語言在本體數(shù)據(jù)中進(jìn)行語義查詢。2.2 web服務(wù)2.2.1 web服務(wù)概述web service是建立可互操作的分布式應(yīng)用程序的新平臺。web service平臺是一套標(biāo)準(zhǔn)，它定義了應(yīng)用程序如何在web上實現(xiàn)互操作性。你可以用任何你喜歡的語言，在任何你喜歡的平臺上寫web service，只要我們可以通過web service標(biāo)準(zhǔn)對這些服務(wù)進(jìn)行查詢和訪問。通常認(rèn)為web服務(wù)體系結(jié)構(gòu)是由三種角色(服務(wù)提供者、服務(wù)請求者和服務(wù)注冊中心)和三個操作(服務(wù)發(fā)布、服務(wù)發(fā)現(xiàn)和服務(wù)綁定)構(gòu)成的。該體系結(jié)構(gòu)中三種角色的功能：服務(wù)提供者：它是服務(wù)的所有

54、者，發(fā)布自己的服務(wù)和接口到注冊中心，并且對使用自身服務(wù)的請求進(jìn)行響應(yīng)。服務(wù)請求者：它是一個應(yīng)用程序、一個軟件模塊或是男一個需要其它服務(wù)的服務(wù)。它向服務(wù)注冊中心提出服務(wù)請求，通過傳輸器綁定該服務(wù)，然后執(zhí)行該服務(wù)功能。服務(wù)消費(fèi)者通過接口調(diào)用該服務(wù)。服務(wù)注冊中心：它是可搜索的服務(wù)描述注冊中心，服務(wù)提供者在此發(fā)布他們的服務(wù)描述。在靜態(tài)綁定或動態(tài)綁定執(zhí)行期間，服務(wù)請求者查找服務(wù)并獲得服務(wù)的綁定信息(在服務(wù)描述中)。為了利用web服務(wù)，必然會發(fā)生以下三個行為：發(fā)布服務(wù)描述、查詢或查找服務(wù)描述以及根據(jù)服務(wù)描述綁定或調(diào)用服務(wù)。這些行為可以單次或反復(fù)出現(xiàn)，這些操作具體為：發(fā)布(publish)：為了使服務(wù)可訪問

55、，需要服務(wù)提供者向服務(wù)注冊中心發(fā)布自己的功能和訪問接口，發(fā)布服務(wù)描述以使服務(wù)請求者可以查找它。查找(find)：在查找操作中，服務(wù)請求者直接搜索服務(wù)描述或者在服務(wù)注冊中心中查找所要求的服務(wù)類型。綁定(bind)和調(diào)用(invoke)：在檢索服務(wù)描述后，服務(wù)消費(fèi)者通過服務(wù)描述的信息來定位、聯(lián)系和調(diào)用服務(wù)。為支持結(jié)構(gòu)中的三種操作(publish，find和bind)，web service體系結(jié)構(gòu)需要對服務(wù)進(jìn)行一定的描述，這種服務(wù)描述應(yīng)具有下面幾個重要特點(diǎn)：首先，它要聲明服務(wù)提供者的語義特征。服務(wù)注冊中心使用語義特征將服務(wù)提供者進(jìn)行分類，以幫助具體服務(wù)的查找。服務(wù)請求者根據(jù)語義特征來匹配那些滿足要

56、求的服務(wù)提供者。其次，服務(wù)描述應(yīng)該聲明接口特征，以訪問特定的服務(wù)。最后，服務(wù)描述還應(yīng)聲明各種非功能特征，如安全要求，事務(wù)要求，使用服務(wù)的費(fèi)用等等。接口特征和非功能特征也可以用來幫助服務(wù)請求者對服務(wù)提供者的查找。web service體系結(jié)構(gòu)沒有對web service的粒度進(jìn)行限制，因此一個web service即可以是一個組件(小粒度)，該組件必須和其他組件結(jié)合才能進(jìn)行完整的業(yè)務(wù)處理；web service也可以是一個應(yīng)用程序(大粒度)。2.2.2 web服務(wù)核心技術(shù)web服務(wù)技術(shù)是在現(xiàn)有的web技術(shù)(如http)的基礎(chǔ)上，通過制定新的協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)形成的。當(dāng)今web服務(wù)的主要協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)主要有s

57、oap、wsdl、uddi等21。 soap-service的調(diào)用方式soap(simple object access protocol，簡單對象訪問協(xié)議)是一個基于xml的協(xié)議，用于在分散或分布式的環(huán)境中交換信息的簡單的協(xié)議，它是web服務(wù)的核心。soap可以使用任何語言來完成，只要客戶端發(fā)送正確的soap請求。soap沒有對象模型，應(yīng)用程序可以捆綁在任何對象模型中。soap規(guī)范定義了soap消息的格式，以及怎樣通過哪協(xié)議來使用soap。soap消息分為請求消息和響應(yīng)消息。soap消息的結(jié)構(gòu)組成包括http標(biāo)題信息(http header)，soap綁定信息(soap binding)，s

58、oap信封(soap envelopo)，soap標(biāo)題信息(soap header)和soap內(nèi)容信息(soap body)。soap為xml數(shù)據(jù)交換提供了任何平臺、任何編程語言、任何網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、以及基于任何對象模型之上的中間件或應(yīng)用系統(tǒng)都支持的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)制。soap實現(xiàn)了松散耦合的軟件開發(fā)，為應(yīng)用服務(wù)集成提供了有效的解決方案。soap有效地隱藏了前端和后端的實現(xiàn)細(xì)節(jié)。用戶只需要了解soap消息的格式和內(nèi)容，而對底層實現(xiàn)的細(xì)節(jié)可以無需關(guān)心。web服務(wù)的實現(xiàn)可以是ejb系統(tǒng)，可以是com，也可以是cobra。同樣，服務(wù)提供者并不了解服務(wù)請求者的實現(xiàn)。服務(wù)請求者和提供者除了消息的格式和內(nèi)容外，都不了解或關(guān)心其它細(xì)節(jié)，從而使應(yīng)用服務(wù)的互操作簡單化了。 wsdl-web service的描述方式wsdl(web service description language，web服務(wù)描述語言)，用來描述web服務(wù)的接口和web服務(wù)的交互。它為web服務(wù)提供者提供一個簡單的方法，描述申請的形式并響應(yīng)遠(yuǎn)程方法調(diào)用信息。wsdl用類型(types)、消息(mess