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作为一种新兴的、面向Intemet的分布式计算模式,面向服务的计算为构造松耦合、跨组织的集成应用提供了更好的使能技术.Web服务作为当前最主要的一种服务实现技术,目的是为Intemet上跨越不同地域、不同行业的应用提供更强大的互操作能力.单个的Web服务往往无法满足实际的用户需求,Web服务组合就是研究如何协调和组织多个Web服务来构造新的Web服务或应用系统的技术,目标是提高服务组件及基本服务的可重用性和利用率,减少新应用的开发时间和费用.
异构系统中运行在不同平台之上的Web服务可能是以不同的方式创建、用不同程序语言实现、由不同供应商提供的,服务的请求需要根据特定的应用背景和需求进行合理的服务组合,这些都增加了服务组合问题的难度.语义Web服务研究的主要任务就是对Web服务进行标记,使Web服务成为计算机可理解的、用户透明的和主体易处理的实体.
智能主体和多主体系统是人工智能甚至计算机科学的研究热点和重点之一,已经有一系列成熟的研究成果和实现平台.本文分析了语义Web服务组合的研究现状及存在的问题,将主体的智能性、自主性和服务的分布性、互操作结合起来,研究服务组合方法与理论,探索智能化组合方法.同时,围绕其中的核心内容从相关模型、关键技术等方面进行了研究,其主要工作和创新性贡献如下:
1.提出了将语义Web服务分成信息类Web服务和动作类Web服务的分类方法,并针对不同的服务类型采用不同的组合策略.针对信息类Web服务,提出基于参数相似度的服务组合算法,由于信息获取类Web服务不会导致外部状态的变化这一特性,设计动态组合算法,该方法可以根据用户请求实现信息类服务的动态组合.
2.介绍了描述逻辑以及动态描述逻辑DDL系统.DDL结合描述逻辑与动作理论,支持对服务过程方面的建模和推理.DDL明确的描述了环境与服务之间的交互的内涵语义,填补基于语义内容的推理和基于服务的推理之间的鸿沟.利用DDL的推理能力,给出了基于DDL的语义Web服务之间的执行关系的定义,并给出基于DDL的组合算法.通过这种形式化的描述,可以在服务组合过程中,去除等同服务、相似服务等,缩小服务搜索空间,提高组合效率.
3.针对混合类Web服务,提出了半自动化的服务组合方法.该方法采用基于主体的服务虚拟化技术,将动态不稳定的物理Web服务注册为主体虚拟服务,并使用主体虚拟服务来构建组合的领域模板.给出了主体服务描述语言以及主体服务匹配算法,介绍了基于情景演算的主体虚拟服务的形式语义.利用多主体协作领域中已有的优化算法,可以更好地解决服务组合问题.4.服务组合过程中的语境信息有多种类型,根据在实现过程中的共性特点进行抽象,提出了基于OWL-S扩展的语境信息的语义模型OWL-SC,该模型从用户因素、服务因素以及所处环境等三个角度刻画了隐含在服务组合过程中并且不断变化的语境信息.使用语境信息定位用户偏好,具有较高的自动性和组合效率,并且用户满意度有明显提高.
上述工作分别从理论和应用的角度对语义Web服务组合进行了深入研究,为了将服务组合实用化,在多主体系统MAGE和本体驱动的知识管理KMSphere平台基础上,初步构建了基于主体的服务组合原型系统SWSBroker,使用结果表明了本文工作的可行性和有效性.