（计算机应用技术专业论文）语义网络服务发现过程的排序方法.pdf

摘要 摘要 语义网络服务是网络自动化发展的重要方向，而语义网络服务的发现过 程又是近年来领域的热点问题。本文在介绍和分析已有的语义网络服务发现 过程工作的基础之上提出基于服务能力的排序算法和基于用户偏好的排序 算法两种发现过程的排序算法，并分别讨论了这两种算法的对本领域的 创新之处和应用价值。 本文首先介绍了语义网络服务的背景知识指出发现过程乃至排序问题 的意义和重要性。接着介绍了两种语义网络服务的框架o w l s 和w s m o ，主 要就这两种概念框架的基本概念构造进行阐述。然后，详尽介绍了语义网络 服务发现过程的研究进展并分析亟待完善的问题，其中包括，发现过程中匹 配步骤的相关工作情况和排序步骤的相关工作情况。经过分析，发现过程中 排序步骤的处理方法有待进一步完善。 接着。本文提出一种基于服务能力的排序算法r a s c 算法。这种算法 使用“重写”的概念指导整个发现过程的运行。并将“重写”的结果作为排序 步骤的标准。具体来说，将用户需求输出的满足程度作为比较网络服务能力 的一维标准，将网络服务输入的满足程度作为比较网络服务能力的二维标准， 在此基础之上，针对参加发现过程的网络服务进行排序。试验证明，这种基于 服务能力的排序算法可以有效地扩大用户的选择范围。拥有良好的运行效率。 然后本文提出一种基于用户偏好的排序算法r a u p 算法。算法首先 与用户交互。从用户的回答中提取完整的偏好信息，并按照偏好信息对服务 结果的属性及属性取值赋予权值，计算网络服务的加权和用量化的方式表 达偏好信息。最后，依据加权和对网络服务进行捧序。实验证明，该算法能完 整地反映用户的偏好信息，并能按照用户偏好的信息给出排序结果。 最后，我们总结全文。 关键词：语义网络服务，发现过程，季 序方法 a b s t r a c t a b s t r a c t s e m a n n cw e bs e r v l c el st l l em a i nd i r e c n o no fw e ba u t o m a t l o n 1 1 l ed i s c o v e d r p r o c e s si so n eo fm ep o p u l a f p r o b l e m si nt h e6 e l dn o w a d a y b a s e do nd i s c u s s i n g r d a t e dw o r ko fd i s c o v e r yp r o c e s si ns e m a n n cw 曲s e r v i c e ，w eb r i n go u tt w or a n k i n g a 培o r i t h m si nd i s c o v e r yp r o c e s s o n ei sc o n c e m e dw i t i ls e r v i c ec a p a b i l i 吼t 1 1 eo t i l e fi s c 锄c e m e dw i t hu s e rp r e f e r c n c e f 1 1 t t h e 肿o r e ，w cd i s c u s s l l e i rn o v e lp o i n t sf o r1 1 1 e6 e l d a da p p i i c a i i o nv a l u e s f i r s t i y 、转i n t r o d u c et l l eb a c k f o u n do f s e m a n t i cw 曲s e r v i c e ，i n c l u d i n gb a s i so f d i 辩o v e r yp r o c e s sa n dr a n k i n gs 【e p n e n ，t w o f a m c w o r k s ，o w l sa n dw s m o ，a r e p 地s e n t e dt h e i rb a s i cn o t i o n m o r e o v e r w ei n t r o d u c ei nd e 诅i l t h ec u f r e n td e v e l o p m e n o fd i s c o v e r yp r o c e s s i ns e m a n t i cw c bs e r v i c e 龃dd i s c u s st h ep r o b l e m s1 0b es o l v e d ， c o n t a i n i n gr e l a t e dw o r ko nm a t c h i n gs t e pa n dm n k i n gs t e pi nd i s c o v c r yp r o c e s s w e 矗n do u tt h em e t h o d so fr a n k i n gs t e pn e e dt 0b ei m p r o w 地 s e c o n d l y ，w ep r o p o s eam n l 【i n g “g o r i t h mb a s e do ns e r v i c ec 印a b i i i l y r a s c t h ea i g o r i 山mm a k e su s eo f “r c w r i t i n g ”n o t i o nt og u i d et i l ew h o l ed i s c o v e r yp r o c e s s dr c s u l t so f 辞r c w t i n g ”a sr a n k i n gc r i t e r i at or 明km ew e bs e r v i c e s o u re x p e r i m e n ts h o w st h a tm ea 培o r i t h mc o u i de n l a 唱eu s e r sc h o i c ee 币c i e n c l y t h ee x e c u t i o n e m c i e n c yi sg o o d ，t o o t h i r d i y ，w ep r o p o s ear a n h n ga l g o t h mb a s e do nu s e r p r e f b r e n c e r a u pn l e a l g o f i t h mi n t e r a c t sw i t hu s e rt 0w i t 1 d r a wp r e f e f e n c ei n f o r m a t i o nf r o mu s 盱sa n s w e l t h e 耵，w ep u tw e i g h t so np r o p e r t i e sa n dv a l u e sc oc o m p u t e 1 cw e i g h i e ds u mo fe a c h w e bs e r v i c ei no r d e rt or 印r e s c 订tu s e rp r e f e r c n c ei nq u a n t 诵c a t i o n ac l a s t ，w er a n kt h e w e bs e “i c e so nw e l 曲t e ds u m o u re x p 丽m e n tp r o v e st h a tt h ea l g o r i t b mc o u l db r i n g o 呲s a t i s 丘e dr e s u l t so nu s e rp r e f e r e n c eb yc o m p l e t e l y 厅g u r eo u tu s e rp r e f e r c n c e f i n a l l y 、v ec o n c i u d et 1 1 et h e s i s k e ”m r d s ：s e m a n t i cw 曲s e r v i c e ，d i s c o v e r yp r o c e s s ，r a n k i n gm e t h o d m 表格 表格 2 1 添加意图算子后的匹配度定义 v 1 8 插图 插图 语义网络服务产生的原因 o 、l s 框架的本体结构 w s m o 框架的四种基本概念元素 6 8 1 3 r a s c 算法的工作原理，2 4 算法实现的流程图3 7 生成网络服务的流程图3 8 r a s c 算法的运行时问3 9 网络服务平台的服务过程，4 1 基于用户偏好的排序算法原理。，4 6 r a u p 算法实现的流程图5 9 r a u p 算法的运行时间，6 0 弛 弛 ” 牝们 中国科学技术大学学位论文原创性和授权使用声明 本人声明所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工 作所取得的成果。除已特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包 含任何他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志 对本研究所做的贡献均已在论文中作了明确的说明。 本人授权中国科学技术大学拥有学位论文的部分使用权，即： 学校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交论文的复印件和 电子版，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文编入有关数据库 进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位 论文。 保密的学位论文在解密后也遵守此规定。 作者签名：蓝堡i 查 8 年i 月日 1 缘d 辛 第1 章绪论 第1 章绪论 1 1 背景 随着现代社会的高速发展各行各业的人们对于信息的需求量也不断 增加，而网络则为人们创造了一个发布和获取各种信息的渠道。人们可以通 过网络了解世界各地的天气状况、股票行情，也可以将自己的简历发布在网 络上，以获取更好的职业。然而，现有的网络只是一个承载信息的平台、一 个存放海量文档和图像的存储器。诸如查询、选择以及合并信息的工作大 多由人们自己完成，缺少网络的支持。所以，人们希望查询、选择和合并的 工作交给网络去完成。就是说，人们期望网络发展成一个提供自动化服务的 平台，包括信息供给的服务( i n f o n n a t i o n p r o v i d i n gs e r v i c e s ) ，如，提供航班信 息、温度测量；和改变世界状态的服务( w o r l d a i t e r i n gs e r v i c e s ) ，如，航班订票 程序、感知器的控制器和各种各样的电子商务( e c o m m e r c e ) 以及b 2 b 电子商 务( b u s i n e s s t 0 b u s i n e s s ) 的应用程序( m c l l r a i c he ta i 2 0 0 1 ) 。 在这种发展需求的驱动下。研究者们提出了“网络服务”( w 曲s e r v i c e ) ， 此概念对社会各个方面产生了深远的影响：许多公司已经部署了网络服务， 以满足特定的商业需求；许多组织正在使用网络服务来集成和改进通信系统： 制造公司实施网络服务以改进供应链、存货及顾客管理系统：金融公司为了 能够做出有效的决策，使用网络服务来获取最及时的市场统计数字；旅游业 也使用网络服务完成信息集成( ( 美) 戴特( d e i t e l h m ) 等著，2 0 0 4 ) 。 然而，目前网络服务的各项标准还不能完全实现自动化服务的目标，所 以，“语义网络服务”( s e m a l l t i c 、bs e r v i c e ) 应运而生。语义网络服务将语 义网络的本体技术和网络服务的技术结合在一起，实现自动化服务的目标。 作为当前w w w 领域和人工智能领域共同的热点之一。语义网络服务的研 究包括很多子课题，包括服务发布( s e r v i c ep i l b i i c a t i o n ) 、服务发现( s e r v i c e d i s c o v e 珂) 和服务监控( s e r v i c em o n j l o r i n g ) 等。本文研究语义网络服务的发现 问题( s e m a n t i cw e bs e r v i c ed i s c o v e r y ) 。即在万维网上，找出满足用户需求的 服务。语义网络服务的发现问题可以分为两个步骤：服务服务的匹配( s e f v i c e m a t c h m a l ( i n g ) 和服务的排序( s e r v i c er a n k i n g ) 。语义网络服务的发现问题是 l 第1 章绪论 国内外近年来研究语义网络服务的重要课题之一 1 。2 排序问题 在万维网中，网络服务的数目基数非常巨大，能与用户需求相匹配的服务 数量往往成千上万。很明显，对用户自己的特殊需求来说，这些服务是有差别 的，有的服务高效，有的服务全面。有的服务花费少。与当前的万维网信息检 索技术相类比，在语义网服务领域，用户需求相当于信息检索中用户所输入 的关键词；语义网服务相当于网页；语义网服务发现过程相当于信息检索过 程而语义网服务发现的排序问题则相当于在万维网信息检索中对已经检索 好的相关网页进行排序。g o o g l e 与百度等搜索工具在互联网应用中不可或缺， 所以，服务排序问题在语义网服务发现过程中至关重要。本文重点研究语义 网服务发现过程中的排序问题( r a n k i n gi ns e m a n t i cw 曲s e r v i c cd i s c o v e r y ) 。 从理论的角度来看，语义网服务的排序问题是语义网服务发现过程中一 个非常重要的环节。虽然语义网服务以及语义网服务的发现问题是当前该领 域国内外研究的热点之一，但是语义网服务的排序问题却没有得到充分的研 究( s t o 儿b e r ge ta 1 ，2 0 0 6 ；l ia n dh o 眦k s ，2 0 0 3 ：k e l i e re ta i ，2 0 0 4 ，2 0 0 5 ：k o v a c se t a 1 ，2 0 0 7 ；s t o l l b e 曙e ta 1 ，2 0 0 5 ；g m me la l ，2 0 0 4 ；b e n a t a l l a l le ta 1 ，2 0 0 3 ；k i f e rc ta 1 ， 2 0 0 4 ) 。因此，该课题在理论上有重要的意义。从某种意义上来说，语义网服务 的匹配问题是排序问题的一个特殊情形因为匹配步骤也是比较各个的网络 服务能力的过程它的结果也可以作为排序的结果。但是现有的对语义网服 务发现过程中的匹配算法并不能很好地解决排序问题，因此。语义网服务的捧 序问题的算法需要在匹配算法上有新的突破。再者，对于用户需求和服务能 力韵相关性( r e i e v a n c y ) ，在不同的服务表示方法会有相应不同的标准。即使 在某一个给定的服务表示下，仍然会有不同标准的相关性。例如在o w l s 表 示基础上，现有存在多种相关性的标准，即基于集合论思想的( k e l l e re ta i ， 2 0 0 4 ，2 0 0 5 ) ，基于逻辑推理基础上的( s t o i i b e r 叠e ta 1 ，2 0 0 6 ；l ia n dh o r r o c 虹，2 0 0 3 ； k e u e re i a l ，2 0 0 4 ，2 0 0 5 ：k o v se ta 1 ，2 0 0 7 ；s t o l l b e 唱e ta 1 ，2 0 0 5 ；g r i m me ta i ，2 0 0 4 ： b b t a j j a he ta l ，2 0 0 3 ) 和基于重写思想的( b e 眦【a l i a l le ta j ，2 0 0 3 ) 因此，如何定 义相关性，以及怎么结合各种不同的相关性定义挥序标准，是排序问题在理 论上的难点和重点。最后对于基于非功能性质( n o n f u n c 6 0 n a ip r o p e 时) 来 定义 非序标准的研究，更是一个在理论上尚出于雏形的课题。 2 第1 章绪论 从应用的角度来看，语义网服务的排序问题有重要的应用价值。用当前 的万维网信息检索技术( 如g o o g l e ，m s ns e a r c h ) 相类比，在语义网服务领域， 用户需求对应于信息检索中用户所输入的关键词：语义网服务相应于网页； 语义网服务发现过程相应于信息检索过程而语义网服务发现的排序问题则 相应于在万维网信息检索中对已经检索好的相关网页进行排序考虑到语义 网服务是当前万维网发展的一个趋势，所以，语义网服务的排序问题的应用 乃至潜在的商业前景值得期待 值得一提的是虽然万维网信息检索技术和语义网服务的发现问题有很 多相似之处，但是这两个问题本质上有很多不同之处首先，语义网服务之问 的关系相对松散，不存在服务与服务之问的链接( 1 i n k ) 关系，而这一点。是信 息检索技术中一个非常重要的基础。其次。语义网服务与传统的网络服务的 区别，正是因为其引入了语义信息，因此，语义网服务的排序也应该尽量利用 这些语义信息，并且以这些语义信息作为一个主要的依据之一另一方面，由 于当前万维网很少包含语义信息，所以在当前信息检索技术中并未将语义信 息的因素考虑近来。最后，服务本身和网页有很大区别。服务和用户之问是一 个交互关系，而不仅仅像当前万维网一样，是一个超大规模的信息库。此外， 服务是具有行动特性，它的设计是为了完成某种功能的，也不简单地是个 同页。所以，信息检索技术的若干核心技术并不能完全照搬到语义网服务捧 序研究中。诚然，其中的某些技术还是值得借鉴的。 1 3 语义网络服务发现过程的排序方法 和现行网络的捧序工作原理不同，在语义网络服务中，排序工作必须考虑 到网络服务的服务能力作为一个重要的因素，服务能力在排序算法中起到 决定性的作用。一个网络服务能否满足用户的需要，基本上从它的服务能力 来判断。但是，基于服务能力的排序仅仅是排序工作基础除此之外，捧序过 程还应该将用户的偏好考虐进来。随着网络应用的个人化发展，用户越来越 希望能够按照自己的需要和偏好来订制服务过程。只有将用户的偏好信息考 虑到排序过程中来，排序算法才能在实际应用中取得很好的效果 结合上文的分析，文中，作者将构建一个基于o m s 本体框架的语义 网服务排序的研究平台r a n k i gi no w l sb a s e ds e m a n c i cw 曲s e r v i c e sd i s c o v e n r ( r o s w e s d ) ，并在该平台的基础上进行相关的服务排序研究。首先，该平 3 第l 章绪论 台基于o w l s 本体描述框架，使用重写的思想指导整个语义网络服务的发现 过程，通过观察用户需求的满足程度和网络服务执行信息的要求数量来计算 网络服务与用户需求的相关性，尽可能全面地考察网络服务对于用户需求的 可甩程度，并以此定义排序标准。我们在r o s w e s d 上进行排序算法的试验。 首先随机声称一个用户需求和数个网络服务，其中，将网络服务与用户需求 的功能用服务能力的输入( i 叩u t ) 和输出( o u t p u t ) 两个功能属性表示。然后， 使用匹配度的方法计算网络服务对用户需求的输出的满足程度，再使用计致 的方法计算用户需求对于网络服务的输入的满足程度，以上两步的计算结果 体现的是网络服务与用户需求功能的相关性。本文将网络服务对用户需求的 输出的相关性作为排序的一维标准，将用户需求对于网络服务的输入的相关 性柞为排序的二维标准，对参与发现过程的弼络服务进行排序。在服务能力 相关性的讨论之后算法在平台上讨论将用户的偏好信息加入排序过程。首 先平台和用户的交互，用频繁项集的方法从交互信息中提取用户的偏好信息， 再按照偏好信息对服务结果的属性以及属性取值赋予权值，计算每个网络服 务豹加权和。最后，利用每个网络服务的加权和对参加发现过程的网络服务 进行捧序。 1 4 论文结构 本文的结构安排如下：第二章介绍语义网络服务的背景知识，包括语 义网络服务思想、基本服务步骤以及语义网络服务的两个基本框架o w l s 和w s m o ：将详细阐述发现过程的匹配步骤和排序步骤的研究现状，包括主 要的匹配步骤和排序步骤的方法、研究进展和缺陷；第三章介绍一种基于网 络服务能力而设计排序标准的排序算法；第四章介绍种基于用户偏好丽设 计并序标准的排序算法；最后第五章总结全文。 4 第2 章背景知识及相关工作介绍 第2 章背景知识及相关工作介绍 本章将介绍语义网络服务发现过程的排序算法的背景知识及相关工作。 其中包括语义网络服务的定义、语义网络服务发现过程的定义、语义网络服 务的两个主要搭建框架以及发现过程的两个步骤匹配步骤与排序步骤的 相关工作及发展现状。 2 1网络服务和语义网服务 2 1 1 语义网络服务 互联网之所以能够被广为接受乃至繁荣发展，其原因在于它的设计原理， 即基于统一资源标识( u n i h t nr e s o u r c ei d e n i i 6 e j ns h o n u r i ) 的各个可用资 源的无二义的标注。通过将超文本技术和因特网传输协议二者结合，网络实 现了资源的分散化定位，任何一项资源都可以在网络上实现连接( b e m e r s l e e ， 1 9 9 9 ) 。然而，网页标识语言h 刑l 是一种无结构的语言，这种特点影响了网 页内容的自动化处理，以至于现有的互联网仅仅是个容许人工操作的全球信 息存储器( b e m e r s l e ee ta 1 ，2 0 0 1 ) 。为了弥补网络的这种缺陷，研究者们提出 了网络服务( w 曲s e r v i c e ) 。在这一概念的指导下，开发者可以使用因特网的 各项标准、平台以及编程语言搭建分布式的应用程序。当一个网络服务建立 并发布之后，其他的应用程序和网络服务就可以发现并调用这项网络服务。 网络服务的最终目标是实现分布式的网络应用，并且这些网络应用可以根据 商业的需要而进行动态地组合。在任何一种可用的商业逻辑进行广泛利用的 时候，依据适当的工具和用户的介入实现网络的用户定制化( p a p a z o g l o u a n d j a c q u e sd u b r a y ，2 0 0 4 ) 然而，各项现有的网络服务标准( 统一描述、发现与集 成规范u d d i ，网络服务描述语言w s d l 和简单对象访问协议s o a p ) 仅仅支持 网络服务的人工操作，并不能实现网络服务的自动化操作。所以研究者希望 借助语义网络的思想、语义网络的技术，帮助网络服务实现网络自动化服务 的目标。由此，语义网络服务( s e m a n c w 曲s e r v i c e ) 应运丽生( 见图2 1 ) 。 语义网络服务旨在借助语义网络的技术支持，向网络用户提供成熟的 网络服务技术，如( m c i l r a i 【he ia l ，2 0 0 1 ) 中所述，语义网络服务将利用本体技 s 墨! 垩 翌墨塾堡垦塑茎三堡坌塑 b r i n g i n gt h ew 9 bt 0l t sf u i ip o t e n t i a i d y n a m j c s t a l i c w e bs e r v i c e s u d d i ，w s d l 。s o a p 。 w w w卜 u r i ，h t m l ，h t l i p s e m a n t i cw e b s e r v i c e s s e m a n t i cw e b r d f ，r d f ( s ) ，0 w l 图2 1 语义网络服务产生的原因 术作为基础的数据模型，实现网络服务和用户之间的语义交互操作，并且 将这种语义机制应用到自动发现( a u t o r i 】a t e dd i s c o v e r y ) 、自动组合( a u t o m a f e d c o m p o s i t j o n ) 、自动交流( a u t o m a i e dc o n v e r s a i i o n ) 以及自动运行( 叫t o m a t e d e x e c u f i o n ) 这些网络服务的自动化计算过程中 语义网络服务的自动化服务过程可以分为三个阶段。首先，网络服务的 提供者编辑网络服务的描述文件。需要网络服务的用户编辑其需要的网络服 务的描述，这两种描述均发布到网上。然后，网络服务平台的智能机制通过计 算，决定何种网络服务可以满足何种用户需求，即建立网络服务与用户需求 之间的映射。最后，运行用户选中的网络服务，并将服务结果提供给用户基 于语义的网络服务技术主要应用于第二和第三阶段，因此，语义网络服务技 术主要应用在以下几个方面( s t o l i b e 瑁e ta 1 ，2 0 0 6 ) ： 6 发现过程( d i s c o v e r y ) 和选择过程( s e l e c t i o n ) ：如何为用户的需求找到 合适的网络服务，如何从众多备选的网络服务中选择一个最能满足用户 需求的网络服务： 组合过程( c o m p o s i t i o n ) ；倘若没有一个网络服务可以满足一个相对复杂 第2 章背景知识及相关工作介绍 的用户需求，如何组合这些可用的网络服务以满足用户的需要，又需要 按照何种适当的运行顺序来调用这些网络服务； 交互的可靠性( c o n v e r s a t i o nv a l i d a c i o n ) ：如何保证网络服务与用户之问 交互信息的成功传达； 调解过程( m e d i a t i o n ) ：如何消除网络服务与用户互操作时产生的不匹配 与异构冲突： 运行支持( e x e c u t i o ns u p p o n ) ：如何管理和控制网络服务的运行过程，如 何保证在网络范围内信息的成功交换。 在这些网络服务的自动化过程中，发现过程起到至关重要的作用作为以 上各过程的基础，发现过程按照用户的需求以及各项限制属性找到可以满足 用户需要的网络服务。例如，一个用户需要一个销售从北京到上海的机票并 且允许使用招商银行的信用卡进行支付的网络服务。以目前的技术，这个用 户必须使用搜索引擎找到相关服务的主页，然后查看并运行这个服务，以决 定这个服务是否可以真正实现销售机票的功能然丽。有了语义网络服务发 现过程的支持用户只需向网络服务平台提供我们的需求描述，服务登记器 或是搜索引擎就可以自动为用户找到可用的网络服务。 语义网络服务的发现过程分为两个步骤：匹配( m a t c h m a l ( i n 2 ) 和排 序( r a n k i n g ) 。在匹配步骤中，网络服务平台将用户需求的网络服务功能与参 与发现过程的所有网络服务的服务能力进行比较，计算二者之间的相似程度： 在排序过程中，这些匹配后的网络服务将按照莱一标准，如，服务能力、服务 质量( q u a l i t y o f s e r v i c e ，t h a t i s ，q o s ) 或是用户偏好( u s e rp r e f e r e n c e ) ，排成一 个有序序列，方便用户选择。 2 1 2 两个主要的语义网络服务构造框架 为了在网络上建立服务，网上的智能体需要网络服务提供机器可理解 的描述信息和获得这些服务的方法，而网站也需要用基本的类和属性的 定义来描述服务。所以，定义一个容纳和共享这些定义的描述框架迫在眉 睫。a 、v l s 和w s m o 就是两种广为人知的语义网络服务框架。下面详细介绍 这两种框架的基本结构。 ， 7 第2 章 背景知识及相关工作介绍 圈2 。2o w l s 框架的本体结构 2 。1 2 1o w l s 框架 o w l s 框架是由b b n 技术处、卡内基梅隆大学、诺基亚、斯坦福大学 及s r i 国际机构联合定义的。作为一个本体，位于服务分类顶端的本体类是“服 务”( s e r v i c e ) ，它的属性通常也是其他所有服务的属性。o w l s 服务本体顶端 部分的概念是没有定义的，所以，各种服务的描述可以根据不同的领域需要 对结果做相应的定义。比如，个“服务”( s e r v i c e ) 的子类一商家和客户的贸 易( b 2 c t r a n s a c t i o n ) 服务类，就可以依据商业领域的需要，进行结构化定义。 这种服务类可以定义包含一些子服务：从零售网站购买商品的服务、建立和 维护网站帐户的服务等等。o w l s 的服务本体由三类基本的知识类型构成， 这三种知识分别回答三个问题( a n k o l e k a r e ta 1 。2 0 0 1 ) 如图2 2 所示： 8 网络服务需要用户或是智能体提供何种信息，服务提供给用户或是智 能体何种信息? 知识类型“简介”( p m 6 l e ) 将定义这类信息。就是说这 一知识类型为搜寻网络服务的智能体提供类型信息，以帮助智能体决 定此项网络服务能否满足用户的需要。因此，类“服务”( s e r v i c c ) 展示 了( p 理卵n 捃) 一个“服务简介( s e r v i c e p r 0 i e ) ( a n k 0 1 e k a r e ta i ，2 0 0 1 ) 。 网络服务如何提供服务? 知识类型“模型”( m o d c l ) 将定义这类信息。就 是说，当网络服务被执行时，这种知识类型描述将会产生的结果。它 第2 章背景知识及相关工作介绍 将从以下四个方面帮助搜寻服务的智能体：a 进一步决定此项网络服 务是否能满足用户的需要：b 将好几个网络服务的描述组合在一起，以 满足一个相对的用户需求；c 在网络服务的运行过程中，协调各方的操 作；d 监督网络服务的执行过程因此，类“服务”( s e r v i c e ) 由一个“服务 模型”( s e f v i c e m o d e l ) 来表达( 如j c m p 棚y ) ( a n k o l e k a r e ta 1 ，2 0 0 1 ) 。 如何获得网络服务? 知识类型“实现基础”( g m u n d i n g ) 将定义这类信息。 就是说，这种知识类型将定义获取网络服务的各种实现细节。如，通信 协议，特定服务的细节( 包括端口号) 、网络服务交换数据类型的无二 义的方法。因此，类“服务”( s e r v i c e ) 支持( j m 印d 珊) 一个“服务实现基 础( s e r v i c e g m u n d i n g ) ( a i l l ( o l e k a re ta 1 2 0 0 1 ) 。 总体而言，“服务简介”为智能体提供发现该网络服务的信息。而“服务模 型”和“服务实现基础”则为智能体使用此项服务提供实现的信息。用户需求的 结构同网络服务的结构一致( a n k o l e k a re ta 1 ，2 0 0 1 ) 。 2 1 2 1 1 服务简介( s e n f i c e p m i e )服务简介为我们提供了网络服务及网 络服务提供者的详尽描述信息。服务提供者使用服务简介来发布网络服务， 而服务的需求者用户则使用服务简介定义需要的服务功能和所需的服 务结果。这一知识类型的功用在与发现或定位登记器上询问或是发布服务。 服务简介包括三类信息：用户可读的服务描述( d e s c f i p t i o n ) ：服务功能的定 义( f u n c l i o n a l i t yd e s c r ip l j o n ) ：以及很多用于描述额外信息和辅助决定多个相 同服务选择的推理请求的功能性属性( f u n c t i o n a la t “b u t c s ) ( a n k o l e k 缸c ta 1 ， 2 0 0 1 ) 。 服务描述( d e s c r i p t i o n ) 是服务功能的文本总结，是一种供用户阅读的信 息( a n k o i e k a re ta 1 ，2 0 0 1 ) 功能定义( f u n c t i o n a l i t yd e s c r i p i i o n ) 定义网络服务的服务结果，并制 定得到这种服务结果所必需满足的状态，和服务期望得到的和非预期得 到的结果它由几项属性组成。属性“输入”( i n p u t ) 定义服务执行之前所 需要得到的信息；属性“输出”( o u t p u t ) 定义服务执行之后得到的结果；属 性“先决条件”( p r e c o n d j t i o n ) 定义服务在执行之前需要满足的逻辑条件； 属性“影响”( e f f e c t ) 定义成功执行服务之后所导致的逻辑后果。除此之 q 第2 章背景知识及相关工作介绍 外，服务简介中还有两种属性：“获得条件”( a c c e s s c o n d i t i o n ) 和“领域资 源”( d o m a i n r e s o u r c e s ) 。在获得条件必须为真时。服务才可以成功执行。比如 用户需要获得分类新闻的服务，获得条件可以为一种使用这种服务的许可证。 后者定义服务使用过程中，被影响到的领域资源，这种资源可以为计算资源 如带宽和磁盘空间大小，也可以为消耗的材料、燃料等有形资源( a n k o i e k a fe t a 1 ，2 0 0 1 ) 。 除了服务的一些功能性描述之外，服务简介中仍有一些其他的网络 服务属性。它们组成服务的功能性属性( f u n c n a la t 啊b u t e s ) 。这些属性 是非函数表达的过程，它们是：“地理范围”( g e o g r a p h i c r a d i u s ) 、“服务质 量”( d e g r e e o f q u a l i t y ) 、“服务参数”( s e r v i c e p a r a m e t e r ) 、嗵信能力”( c o m m u n i - c 撕o n t h r u ) 、“服务能力”( s e f v i c e t y p e ) 、“服务范围”( s e r v ；c e c a i e g o r y ) 、“质量 保证”( q u a l i i y g u a r a n e e s ) 和“质量等级”( q u a l i c y r a t i n g ) ( a n k o l e k a re ta 1 ，2 0 0 1 ) 2 1 2 1 2 服务模型( s e r v i c e m o d e i )作为一种网络可获得的程序或设备，网 络服务的执行过程是一种过程模拟。这种过程模型包括控制结构( c o n 仰l s t n l c t u r e ) 和数据流结构( d a t a o ws t m c t u t e ) ，也就是执行服务需要的一些 步骤。过程模型由过程模型类的子类和属性组成( a n k o i e n k a re ta 1 。2 0 0 2 ) 。过 程模型由两个主要的部分组成：过程本体( p r o c e s s o n i o l o g y ) 和过程控制本 体( p r o c e s s c o n 仃o l o n t o l o g y ) 前者使用输入、输出、先决条件、效果等信息描 述服务；后者则用状态表示每一个过程，如。初始化状态、执行状态和完成状 态。 过程本体的主体是一个过程。过程类基本上含有几个相关属性，即输入、 输出、先决条件、效果等这些属性的个数不受限制。就是说，一个过程中， 可以有好几个输入信息表示执行过程所需要的信息；几个输出信息表示过程 执行后的结果；几个先决条件表示执行服务需要满足的条件；以及几个效果 信息描述程序执行过后的世界状态。所以。不同领域的过程模型可以根据需 要对这些届性的个数设定限制。 o w l s 框架有三种过程，分别是：原子过程( a t o m i c ) 、简单过程( s i m p j c ) 和复合过程( c o m p o s i f e ) ( a n k o l e n k a r e ta 1 ，2 0 0 2 ) 。 1 0 原子过程是一种可以直接调用的过程，它没有子过程，一步执行完成。 第2 章 背景知识及相关工作介绍 原子过程必须提供一个实现基础让用户可以建立调用消息和翻译回复的 消息。 简单过程是非直接调用的过程，它没有实现基础不过。和原子过程相 似，它们可以单步执行完成。作为抽象过程的组成元素，简单过程既可 以作为一些原子过程的另一种特殊表示，又可以作为一些复合过程的简 单表达。 复合过程可以分解为其他非复合过程或复合过程的组合。这些分解后 得到的过程由控制构造符组成复合过程，比如，s e q u e n c e 、i f t h e n - e l s 。复合过程必须含有一个组成属性( c o m p o s e do f p m p e n y ) ，以借 助控制构造符描述复合的控制结构每个控制构造符都有一个组成属 性( c o m p o n e n t s ) ，表示组成它的子过程的执行顺序与执行条件 每个过程都可以从不同的角度看待。从黑盒( b l a c k b o x ) 的角度来看视 为基本的不可重组的过程：从白盒( g l 船sb o x ) 的角度来看，视为一个可以复合 的过程。从黑盒的角度来看，一个复合过程可用一个简单过程表达( a n k o l e n k a r e ta 1 ，2 a 1 0 2 ) 2 1 2 1 3 服务实现基础( s e r v i c e g r o u n d i n g ) 服务实现基础的实现需要借助 两个语言w s d l 和s 0 a p 。 服务实现基础定义了获取服务并与服务通信的细节，包括传输协议和消 息的格式、串行化细节、传递细节和寻址细节。服务实现基础是一个从抽象的 服务描述到具体的服务实现细节的映射。总的来说，o 、。一s 中的服务简介和 服务模型均是服务的抽象表达，相比之下，服务实现基础则是服务在实现层 次上的定义( a t l l 【o l e n k a re ta 1 ，2 0 0 2 ) 。 o w l 广s 中消息的抽象内容由原子过程的属性输入和输出表示。因 此。原子过程不仅仅可以作为复合过程的基本构造元素也可以视为抽象过 程定义的基本构造元素( a n k o l e n k a re ta 1 ，2 0 0 2 ) 。具体的消息是在服务实现基 础中定义的。0 、v i 。s 中服务实现基础的基本功能是通过现实原子过程的输入 和输出入和承载它们的消息实现的。由于产业应用领域在定义具体消息格式 时，将经历漫长的过程，所以在此权且使用拥有强大的产业支持的网络服务 1 1 第2 章背景知识及相关工作介绍 描述语言w s d l ( w 曲s e “i c e sd e s c r i p t i o n l a n g u a g e ) 来阐述( a n k o l e n k a fe ta i ， 2 0 0 2 ) 。 w s d l 是“一个将网络服务描述成一个面向文档信息或是面向过程信 息的消息时，执行终端操作集合的x m l 格式。具体的操作和消息仅是抽象 化定义，然后再和具体的网络协议和消息格式绑定在一起以定义终端操 作”( c h r i s t e n s e ne ta 1 ，2 0 0 1 ) 一个a w l s ，w s d l 服务实现基础是以以下三种o w l s 和w s d l 为基础 的( a n k 0 i e n k a re ta 1 ，2 0 0 2 ) 。 一个o w i ，s 原予过程对应一个w s d l 操作( o p e r a t i o n ) 。 o w l s 的原子过程的输入集合与输出集合分别对应于w s d l 的消息概 念。o w l s 的输入集合对应w s d l 操作中的输入消息，0 l - s 的输出集 合对应w s d l 操作中的输出消息。由于w s d l 规定一个操作中只可以有 最多一个输入、最多一个输出。所以o w l s 服务实现基础中的所有输入 必须映射为一个单个的w s d l 消息，所有输出同理。 o 、v l s 中原子过程的输入与输出类型对应于w s d l 扩展概念中的抽象类 型。 2 1 2 2w s m o 框架 w s m o ( 、v e bs e f v i c e m o d e l i n g o n t o l o g y ) 框架由四项主要概念元素组成， 分别是：本体( o n t o l o g j e s ) 、目标( g o a l s ) 、网络服务( w 曲s e r v i c e s ) 和调解元 素( m e d i a i o r s ) 。本体元素为其他三个元素提供语义化的术语定义；目标元素 定义用户希望达到的目标：网络服务元素代表语义描述的网络服务：调解元 素定义元素间互相操作时产生的不匹配冲突。由此可见，w s m o 的四大元素 为语义网络服务平台提供了基本的概念基础( s t 0 1 l b e 唱e ta 1 ，2 0 0 6 ) 。下面分别 介绍这四种概念元素。 2 1 2 2 1 本体( o n t o t o g i e s ) 由于w s m o 中所有资源的描述和交换的信