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《中国科学技术大学》 2011年
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语义Web动态服务组合技术的关键性问题研究

周传华  
【摘要】:Internet的飞速发展正在改变整个社会,一个数字化的时代已经到来。毫无疑问,在这个基于Internet的数字化社会里,各种各样的网上应用和网络服务都将会越来越多。而且,这些应用和服务将会遍及政治、经济、军事、教育、科技、文化、商业、宗教等各个领域。与现实社会一样,人们在Internet上的应用和服务的需求都是不断变化的,因此,Internet提供的应用和服务也应该随着人们需求的变化而变化,这也是一种以人为本的理念。 作为一种新型的分布式计算模式,语义Web动态服务组合近年来得到了产业界和学术界的广泛关注。在实际应用中,单一的Web服务仅实现一般要求,无法满足现实应用的多维需求。因此,在新一代Internet环境下,如何动态合成单一服务所提供的各种功能,形成新型、稳定、可靠、功能综合、支持QoS管理的动态服务组合,满足Web用户各自不同的个性化需求,已成为学术研究的焦点,应用前景广阔。论文在此领域开展了研究,工作的主要内容体现六个方面: (1)提出了语义Web动态服务组合模型 根据Web动态服务架构和主动计算特征,提出了语义Web动态服务组合模型,模型通过对服务请求者的意图进行发现与响应,定位用户个性化的服务需求,服务质量和服务等级;借助服务注册库(UDDI)资源,启动动态查询与发现用户需要的服务引擎;通过服务获取技术,动态进行服务功能组合路径优化,绑定所需服务的URI获取匹配服务发布,实现稳定、可靠、功能综合的语义Web服务。 (2)提出了基于服务分类技术的选择性集成算法 Web服务分类是实现服务动态组合的前提与基础。AODE (Averaged One-Dependence Estimators)算法是最近提出的一种典型的基于na?ve Bayes的改进算法,并受到国际机器学习界的关注。交叉熵方法(Cross-entropy Method)是一种解决组合优化问题的全局随机搜索算法,已成功的应用到许多经典的NP问题求解中。基于交叉熵方法,提出了解决AODE算法选择性集成的CESAODE(Cross-Entropy method for Selective AODE)算法,期望实现Web服务分类有效性与可靠性的提升。在WEKA平台上使用UCI数据集进行的仿真实验结果表明,CESAODE算法比现有的分类算法具有更好的分类性能。 (3)提出了基于多任务Web动态服务即时分类算法 传统的即时分类算法偏向于单个实例,即在某一时期内仅处理一个实例,而其他实例只能在缓冲区等待。当进程被中断的时候,部分实例被充分评估。中断时,剩下的实例则没有经过任何的评估。这样,对实例总体来说只得到局部的优化。论文提出一种更为灵活、有效的面向Web多任务动态服务即时分类算法。基于t分布的p-value (误判率)即时分类算法。该算法着眼于全局,在整体实例中选取最需要得到评估的实例进行计算,从而在中断计算时得到全局的最优化,实现分类事务处理过程的分类效率和准确率的有效统一。 (4)提出了面向Web动态服务组合优化的动态小生境学习机制 在SOA架构下,Web用户的服务需求是动态变化的,而当前诸多智能进化算法的研究仅关注针对静态问题求解,这种静态导向的算法在进化后期往往会失去对环境的适应能力,无法跟踪极值点在搜索空间的运动路径,从而无法适应Web环境下的动态问题求解。论文提出一种基于语义Web服务动态小生境的自组织学习算法(dynamic niche-based self-organizing learning algorithm, DNSLA),首次实现了基于0-1编码的动态学习机制,种群中的个体由被动适应转为主动学习,能够动态侦测Web服务需求与服务环境的变化,具有更强健的动态环境适应能力。通过计算仿真实验显示,算法在动态变化的环境中,能够很好地与环境进行稳定而友好的交互学习,鲁棒性强,动态搜索能力和极值点跟踪能力优于同类搜索方法。 (5)提出了一种动态服务过程失效侦测与响应处理机制 服务失效是影响服务可用性的制约因素。论文从服务过程的动态侦测、服务失效的即时响应二个维度展开研究,构建了一种新的面向Web服务的失效侦测机制,实现侦测的完整性、准确性和效率的有效折中,强化服务对动态环境的适应性;在失效容错处理的映射研究中,论文引入粒子群优化算法均值聚类分析,寻求Web动态服务过程失效边界值的有效求解,探索在流程初始SLA(用户等级服务协议)得到满足的条件下,重构执行流程,稳定服务常态,满足不同层次Web用户的个性化服务需求。 (6)提出了Web动态服务组合的QoS需求预测及服务质量评价算法 Web服务质量QoS是服务的一组非功能属性集合,在动态服务组合过程中,服务质量QoS依赖于组件服务的QoS,动态发现、选择、绑定组件服务,是Web动态服务流程构成的要件。论文基于服务选择特征,提出了一种关系矩阵编码方式,通过关系矩阵编码途径,有效解决多路径情形,用一种编码表示的技术问题,实现服务动态重计划、服务循环路径、服务组合多种类型表达的简化与精准性。
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