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基于描述逻辑的语义Web服务建模及推理研究

沈国华  
【摘要】: Web服务是一种自包含、自描述、模块化的应用,可以在Internet环境下发布、定位和调用;并且在面向服务体系结构中,Web服务组合通过集成基本服务来创建新的增值服务。这种以软件作为服务的理念及技术发展使得软件形态、生产、运行和使用方式均发生了很大变化,由此形成了对Web服务的研究热点。 Web服务在不同软件应用间互操作,运行于不同平台。因此如何对Web服务进行统一建模,刻画服务的语义信息,使得服务便于被发现、组合、服务行为可以被检验,成为一个关键问题。本文围绕这个问题,分析了现有服务描述协议的不足,提出了基于描述逻辑的解决方法:通过本体匹配建立统一的领域本体,为建模服务提供基础。从静态服务能力、动态服务行为两方面刻画了服务的语义模型;将语义模型在描述逻辑知识库中表示,运用描述逻辑的推理能力实现服务发现和行为检验。原子服务模型可组合得到组合服务模型。以上各方法统一采用支持ALCQHIR+(D)-的描述逻辑系统RacerPro进行建模并推理实现,取得了描述能力和推理可判定性两方面的平衡。 论文工作的主要成果表现在以下几个方面: (1)提出了一种基于描述逻辑的本体匹配方法。该方法将待匹配本体载入描述逻辑知识库TBox,通过推理器获得本体对应关系。采用了国际上广泛采用的数据集FOAM进行实验,获得了较好查全率和查准率。 (2)针对Web服务发现问题,提出了一种基于描述逻辑的语义Web服务静态模型和相应的服务匹配算法。该模型综合描述各个服务方面,而不仅仅是输入/输出。基于该模型设计了服务匹配算法,并利用推理器推理实现服务匹配。该算法将服务匹配问题转化为Web服务模型中概念的包含判定。 (3)给出了基于动态描述逻辑的服务行为模型,并提出了一种支持服务验证、组合的行为推理方法。分析了描述逻辑对于描述服务行为的不足,基于动态描述逻辑,提出了一种语义Web服务动态行为建模方法:将服务行为刻画为知识库ABox中的状态集合,以及状态的迁移。提出服务行为验证算法,并借助推理器完成服务行为的推理。 (4)综合以上服务静态模型和动态模型的成果,提出了原子服务模型(包括静态服务能力、动态行为两个侧面)的组合方法,其面向各种典型组合结构,从而得到组合服务的模型。该模型统一在知识库TBox和ABox中表示,并且组合服务的模型同样支持服务发现和行为检验。


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