（计算机软件与理论专业论文）基于agent的web服务组合技术的研究.pdf

中文摘要 摘要 w 曲服务是近年来蓬勃兴起的一种分布式计算模型，能够实现在不同平台、不 同程序设计语言编写的应用程序或应用程序组件之间无缝地互操作。越来越多的 企业将自己的应用作为w c b 服务发布，但随着跨企业应用的日益复杂，单个服务越 来越难以满足实际的要求，需要将多个不同业务功能的w c b 服务按照一定的业务流 程组合起来，构建复杂的组合服务，通过对组合服务的执行，来满足复杂业务逻 辑上的需求。 本文以w e b 服务为应用背景，对现有的w e b 服务组合技术做了深入研究。在 w e b 服务和语义w e b 技术相结合的基础上，对u d d i 进行了语义扩展，提出了w c b 服务匹配算法和w c b 服务组合算法；将a g e n t 技术引入到w e b 服务组合中，建立了 基于a g e n t 的w e b 服务组合模型；通过多个a g e n t 协同工作，完成w e b 服务的服务匹 配与服务组合，实现服务组合流程的动态运行。 基于a g e n t 的w e b 月t 务组合技术，融合 a g e n t 的智能性和w e b 服务的开放、跨 平台特性。与传统的w e b 服务组合方法相比较，它是一种动态的、灵活的服务组合 机制，为解决w c b 服务组合的相关问题提供了一种很好的方案。 关键宇：w e b 服务；语义w e b ：u d d i ；服务组合；a g e n t 技术 英文摘要 r e s e a r c ho nw e bs e r v i c ec o m p o s i t i o nt e c h n o l o g yb a s e do nt h e a g e n t a b s t r a c t w e bs e r v i c ei sak i n do fe n e r g e t i cd i s t r i b u t ec o m p u t e rm o d e li nr e c e n ty e a r s w h i c h c a nh a n d l e a p p l i c a t i o nc o m p i l e da n dc o m p o s e di n d i f f e r e n tp l a t f o r m ，d i f f e r e n t p r o g r a m m i n gl a n g u a g eo ri n d i f f e r e n ta p p l i c a t i o nm o d u l e ss e a m l e s s l ya n dm u t u a l l y m o r ea n dm o r ee n t e r p r i s e sd i s t r i b u t et h e i ra p p l i c a t i o n sa sw e bs e r v i c e ，b u tw i t h g r a d u a h yc o m p l i c a t e da p p l i c a t i o n so fs t r i d i n go v e re n t e r p r i s e s i n # ew e bs e r v i c ei s m o r ea n dm o r ed i f f i c u l ts a t i s f ya c t u a lr e q u i r e m e n t t h ea p p l i c a t i o nn e e d st oc o m p o s i t e m a n yd i f f e r e n tb u s i n e s sf u n c t i o nw e bs e r v i c e st o c o n s t r u c tc o m p l i c a t e dc o m p o s i t o n w e bs e r v i c ea c c o r d i n gt oc e r t a i nb u s i n e s sl o g i c a lp r o c e s s ，t os a t i s f yc o m p l i c a t e d b u s i n e s sl o g i c a lr e q u i r e m e n tt h r o u g h e x e c u t t i n gc o m p o s i t i o nw e b s e r v i c e t h et h e s i sh a sd e e p l yr e s e a r c h e dt h et e c h n o l o g yo ft h ea v a i l a b l ew e bs e r v i c e c o m p o s i t i o no nt h eb a c k g r o u n do fw e bs e r v i c et e c h n o l o g y i ta l s oi n t r o d u c e sa g e n t t e c h n o l o g yt oc o m p o s i t ew e bs e r v i c e st ob u i l dc o m p o s i t i o nw e bs e r v i c em o d e lb a s e d o nt h ea g e n t ；o nb a s i so fi n t e g r a t i o no fw e bs e r v i c et e c h n o l o g yw i t hs e m a n t i cw e b t e c h n o l o g y , t h et h e s i sh a sc a r d e do u ts e m a n t i ce x t e n s i o no nu d d ia n ds u g g e s t e dt h e m a t c h i n ga l g o r i t h ma n dt h ec o m p o s i t i n ga l g o r i t h mo fw e bs e r v i c e ；b yc o o p e r a t i o nw i t h m u l t i a g e n ts y s t e m ，a c c o m p l i s h i n gw e bs e r v i c e sm a t c h i n g a n dw e bs e r v i c e s c o m p o s i t i n g ，t h et h e s i sr e a l i z e st h ef l o wo fc o m p o s i t i o nw e b s e r v i c e st od y n a m i c a l l y p r o c e s s t h et e c h n o l o g yo fw e bs e r v i c ec o m p o s i t i o nb a s e do nt h ea g e n th a sf u s e dt h e a g e n ti n t e l l i g e n c ep r o p e r t y , w e bs e r v i c eo p e n i n ga n ds t r i d i n g o v e rp l a t f o r m c h a r a c t e r i s t i c c o m p a r i n gt ot r a d i t i o nw e bs e r v i c ec o m p o s i t i o nm e t h o d ，i ti sd y n a m i c , n i m b l ew e bs e r v i c ec o m p o s i t i o nm e c h a n i s m ，w h i c hi sag o o ds c h e m er e s o l v e sw e b s e r v i c ec o m p o s i t i n g k e yw o r d s ：w e bs e r v i c e ：s e m a n t i cw e b ：u d d i ：w e bs e r v i c ec o m p o s i t i o n ； a g e n tt e c h n o l o g y 大连海事大学学位论文原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重声明：本论文是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果， 撰写成硕士学位论文：= 基王g 业! 的堕盐盟堡缉金拯垄的硒究：。除论文中已经 注明引用的内容外，对论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明 确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表 或未公开发表的成果。 本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：国防弘即年3 月7 ，日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者及指导教师完全了解“大连海事大学研究生学位论文提交、 版权使用管理办法”，同意大连海事大学保留并向国家有关部门或机构送交学位论 文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连海事大学可以将本 学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存和汇编学位论文。 保密口，在年解密后适用本授权书。 本学位论文属于：保密口 不保密叽请在以上方框内打“”) 论文作者签名：知伟导师硌夷f 守 同期：w 即年3 月，7 同 基丁a g e n t 的w e b 服务组合技术的研究 第1 章绪论 1 1 研究背景 随着w w w ( w b r l dw i d ew e b ) 技术的发展，在开放、动态环境下，实现灵活 的、可信的、协同的信息资源的共享和使用，已经成为信息化社会的重大需求。 也正是由于这种需求的存在，导致软件产品的形态和传播模式开始发生根本性变 化，软件正在从产品转变成服务，软件产业正在演变成软件服务业。在开放、动 态环境下应用和“软件作为服务”这一新模式的推行导致计算机应用系统结构的 变化，它开始呈现出与信息w e b 相对应的、具有开放特征的新型软件形态s o f t w a r e w e b 。各大软件企业巨头都在采取行动，他们以“下一代的万维网”为口号，试图 以w e b 服务( w e bs e r v i c e ) 来升级当前占主流地位的基于h t m l 页面的信息服务， 体现“软件作为服务”的理念。 w e b 服务是基于网络的、分布式的、自描述的、模块化的组件，它执行特定的 任务，遵循一定的技术规范，提供了统一服务注册、发现、绑定和集成机制，相 关标准的制定和业界厂商的支持也加速了w c b 服务的发展。然而，随着w e b 服务 应用的深入，单个简单的w e b 服务已经无法满足实际的应用需求，常常需要组合 多个w e b 服务来完成一个较复杂的任务。由于各种w e b 服务可能运行在各个异构 系统中，以不同的方式创建、用不同的程序语言实现、由不同的供应商提供，那 么，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，然后定义 这些w e b 服务之间的交互过程，并采用硬编码的方式完成w e b 服务的组合，这样 的做法使得w e b 服务组合难以维护，而通过程序或代理自动地挑选、组合合适的 w 曲服务的服务组合技术，就能很好地解决这个问题。语义w e b 是对当前的w e b 服务的扩展，通过对w e b 信息给出定义良好的语义，以利于软件代理( a g e n t ) 之 问的相互协作交互。w c b 服务和语义w e b 在技术上实现两者的结合是一种自然的 选择，为动态的w e b 服务组合创造了条件。 1 2 国内外的研究现状 随着服务技术的开益成熟，越来越多的稳定易| jw e b 服务共享在网络上，但 第1 章绪论 单个的服务能够提供的功能有限，有必要将共享的w e b 服务组合成为增值服务， 提供更为强大的服务功能，更好地满足用户的需求。目前国内外已对服务组合作 了大量的研究，都在不同的程度上推动了服务组合技术的发展。 s t a n f o r d 大学服务组合项目s w o p i # 1 5 i 是一个w e b 服务组合的开发工具包，该 开发工具包，把基本服务定义成以输入输出的动作模型，通过用户给出输入输出 的描述，系统通过规则推理可以构造出服务组合方案，并且涉及了组合服务运行 时数据流的流动问题。但是，s w o r d 中服务的描述不具有语义特征，不能解决复 杂的服务组合方案，没有说明如何选择组合服务的实例以及如何控制服务的执行 和数据流动问题。 h pp a l oa l t o 实验室的e f l o w l l 6 l 系统是开发和管理组合服务的平台。组合服务 被描述成一个组合基本服务和其他组合服务的过程方案，一个组合服务被模型化 为一个定义了结点执行顺序的图结构，结点包括服务结点、裁决结点和事件结点。 服务结点代表可以调用的基本服务或者组合服务，裁决结点指明执行流程的规则， 事件结点可发送和接受几种类型的事件。弧上可以标记转换断言，确定是否进入 下一个结点。过程实例是过程方案的一次执行，一个方案可以对应多个实例，多 个实例可以并行执行。该系统还提供了在运行时刻动态修改组合方案韵功能。但 是，服务的描述不具有语义特征，没有给出如何构造服务组合方案和方案如何实 例化为组合服务实例。 u cb e r k e l e y 的n i i l i ap a t h s 1 7 】提出了一种通过给出源的输入接口和目的的输出 接口构造一条组合服务路径的方法，并且提出了路径恢复的策略提高组合服务的 可靠性。该系统把服务定义为操作者，服务之间的通信连接定义为连接器，通过 操作者和连接器的组合，该系统可以适合多种的网络传输协议。该系统主要用于 各种接入设备的信息的转化和通信协议的适配问题。但同样，该系统没有语义特 征，不能支持复杂的组合服务的构造和执行。 m e t e o r s i 8 ，1 9 l 项目是由美国乔治亚大学的l s d i s 实验室承担的服务综合管 理项目。浚项目旨在结合工作流、语义网、w e b 服务三种技术以解决语义w e b 服 务的描述、发现、组合和执行问题。m e t e o r s 包含两大功能模块：服务发现基 基于a g e n t 的w e b 服务组合技术的研究 础构架m w s d i ( m e t e o r sw e bs e r v i c ed i s c o v e r yi n f r a s t r u c t u r e ) 和服务组合框 架m w s c f ( m e t e o r sw e bs e r v i c ec o m p o s i t i o nf r a m e w o r k ) 。为了解决服务查询 的准确高效问题，m w s d i 一方面增强了标准w e b 服务在接口、参数、功能和q o s 等描述的语义支持，另一方面采取了分布式的p 2 p 语义存储和注册机制。m w s c f 提出了语义w e b 流程( s e m a n t i cw e bp r o c e s s ) 的概念( 即组合服务的各成员服务 均通过语义进行描述) ，将服务组合流程分成抽象流程和可执行流程两个不同层 次，前者采用语义服务模板、语义流程模板和抽象服务接口来描述目标服务以达 到动态绑定的目的，后者采用语义本体论推理和q o s 策略相结合的服务匹配和筛 选方法，能准确快速的获取满足业务需求的目标服务。但是m e t e o r - s 的语义 w 曲流程中没有对数据流向进行描述，在系统的运行过程中需要和用户的进一步 交互来确定服务间的数据流向。 从上面的介绍和分析可以看出这些系统都在不同的程度上推动了服务组合技 术的发展。但是他们多数在服务组合方案的语义表达上有着不足，或者没有明确 地给出服务组合方案的描述方法；或者没有给出组合服务实例的生成方法；或者 在系统的运行过程中需要人工干涉来确定如何生成组合服务。这些现象都导致了 在服务组合的动态性和灵活性上的不足。 1 。3 本文研究内容 本文以w e b 服务为应用背景，以a g e n t 技术为运行支撑技术，综合现有的w e b 服务组合方面的知识和a g e n t 技术，提出一种基于a g e n t 的服务组合模型。主要工 作包括以下三个方面。 ( 1 ) u d d i 进行语义扩展 通过对现有的基fu d d i 的服务发现机制的研究，在一语义w e b 和w e b 服务技 术结合的基础上，对u d d i 进行语义扩展，将基于关键词的服务匹配变为基于w e b 服务语义的匹配，以此提高了服务匹配的精确度。 ( 2 ) w e b 服务匹配与w e b 服务组合 在对u d d i 进行语义扩展的基础上，本文从服务组合的角度，提出了w e b 服 务分级匹配算法和w e b 服务组合算法。 第1 章绪论 ( 3 ) w e b 服务组合模型 基于a g e - , t 技术构建w e b 服务组合模型，阐述了模型系统的设计思想和整体 结构，分析了模型中的各个组成部分以及他们之间的关系，给出了模型系统的执 行流程。对w e b 服务组合模型系统作了部分实现，为基于a g e n t 的w e b 服务组合 模型系统的进一步研究奠定了基础。 1 。4 本文组织结构 本文的整体结构如下： 第一章是绪论部分，介绍了本文的研究背景及关于服务组合技术目前的研究 状况，提出本文的主要内容，并说明论文的整体结构。 第二章介绍与论文相关的理论及技术，主要包括w e b 服务、本体及语义w e b 的相关技术以及a g e n t 技术的相关知识。 第三章从w e b 服务组合角度出发，对u d d i 进行了语义扩展；提出了服务发 现匹配算法和服务组合算法：并介绍了服务流程执行语言。 第四章给出了基于a g e n t 的w e b 服务组合模型的设计思想和整体结构。详细 阐述了模型中的主要成分、功能及整个框架的执行流程，对w e b 服务组合模型系 统作了部分实现。 第五章总结全文工作，并提出了下一步工作的展望。 基丁a g e n t 的w e b 服务组合技术的研究 第2 章w e b 服务和a g e n t 技术 本章对w e b 服务( w e bs e r v i c e ) 、语义w e b 和a g e n t 技术进行了阐述。首先介 绍了w e b 服务的定义和层次结构，讨论了w e b 服务体系结构的三大核心技术；其 次介绍本体的知识和语义w e b 的相关概念，较为详细地介绍了o w l - s 规范；最 后对a g e n t 技术做了简要探讨。 2 1w e b 服务 w e b 服务将所有的商务活动都封装成独立的服务，可以在一个与操作系统和开 发语言都无关的平台上对其操作。这样就可以把应用用统一的格式封装在一起， 避免了底层技术的不兼容，也为开发人员提供了方便。 2 1 1w e b 服务的体系结构 w e b 服务体系结构基于三种角色服务提供者、服务注册中心、服务请求者。 这三种角色间的交互涉及服务的发布、查找和绑定操作。 图2 1 w e b 服务体系结构 f i g 2 1w e bs e r v i c ea r c h i t e c t u r e 在典型情况下，服务提供者定义w e b 服务的服务描述并把它发布到公用的服 务注册中心或者直接发布到服务请求者的私有的本地服务注册中心。服务请求者 使用查找操作来从公用或者本地的服务注册中心检索服务描述，然后将服务描述 与服务提供者进行绑定，并调用w e b 服务或同它交互。 服务提供者：从企业的角度看，这是服务的所有者。从体系结构的角度看，这 第2 章w e b 服务和a g e n t 技术 是w e b 服务的宿主平台，它接受服务访问请求，激活相应的w e b 服务，并创建应 答消息，返囤给服务请求者。 服务请求者：从企业的角度看，这是提出服务需求的企业。从体系结构的角度 看，这是查找服务，然后调用服务的应用程序。 服务注册中心：这是服务描述的注册中心，服务提供者在此发布他们的服务描 述。服务请求者在此查找服务，并从找到的服务描述中获得服务的绑定信息。当 然，服务请求者也可以从服务注册中心以外的其它来源得到服务描述。 2 1 2 w e b 服务的关键技术 w e b 服务技术上的构成要素是x m l ，s o a p ，w s d l 及u d d i 。x m l 作为标 准的数据格式，s o a p 作为对象调用的通信协议，w s d l 和u d d l 分别是获得当今 工业界普遍支持的服务描述协议和服务发现协议。 表2 iw e b 服务技术的协议栈【捌 t a b 2 1p r o t o c o ls t a c ko f w e bs e r v i c et e c h n o l o g y 待定 待定 r o u t i n g ，r e f i a b f l i t ya n dt r a n s a c t i o n 待定 w o r k f l o ww s f l 。 手 暑 s e r v i c ed i s c o v e r y ，i n t e g r a t i o n u d d j 誊 s e r v i c ed e s c r i p t i o nw s d l 嘿 ￥ 量 篁 薯 篇 q m e s s a g i n g s o a p 暑 乏 荟 t r a n s p o r th t r p ，f i p ，s m t p i n t e m e t 邛v 4 ，i p v 6 以下针对其中几个主要技术做简要介绍。 ( 1 ) s o a p 技术 s o a p 完全继承了x m l 的丌放性和描述可扩展性。s o a p 使用基于t l ：p ，口的 应用层协议h t i p ，s m t p ，f r p 等，可以与现有通信技术最大程度地兼容。s o a p 为使用x m l 在松散、分布的环境中对等地交换结构化和类型化信息提供了一个简 单的机制。s o a p 本身并不定义任何应用语义，如编程模型或特定语义实现，它只 基丁a g e n t 的w e b 服务组合技术的研究 定义一种简单的机制，通过一个模块化的包装模型和对模块中特定格式编码的数 据重编码机制来表示应用语义。s o a p 的这项能力使得它可以被很多类型的系统用 于从消息系统到r p c 的延伸。 s o a p 规范主要由s o a p 信封、编码规则、r p c 表示等部分组成。信封定义了 整体s o a p 消息的表示框架，可用于表示相应的内容是怎么发送的、谁应当接收 并处理它、以及这些处理操作是否必需。s o a p 编码规则定义了数据的编码机制， 通过它来定义应用程序中需要使用的数据类型，并可用来交换由这些应用程序定 义的数据类型所衍生的实例。r p c 定义了个用于表示远程调用和响应的约定。 ( 2 ) w s d l 技术 w s d l ( w e bs e r v i c ed e s c r i p t i o nl a n g u a g ew e b 服务描述语言) 2 1 l 是使用x m l 元语言定义的描述w e b 服务的语法，它让服务使用者通过这个规范的描述文件就 可得知服务提供者所提供的服务、应用数据类型和所需的基本软硬件需求。服务 描述是形成w e b 服务松散耦合的体系结构的关键所在。服务供应商和服务请求者 都不需要知道另外一方的底层平台、编程语言或分布式计算模型。服务描述和底 层的s o a p 基础架构结合起来，能够充分地包装底层的基本细节，使服务供应商 和服务请求方根本不需要了解这些细节。 w s d l 把基本的服务描述分成服务的抽象接口和服务的具体实现，并定义了 抽象描述和具体实现之间的绑定。这样使得各部分能够分开独立定义，而且能够 为其它部分所重用。服务主要使用下面的六种元素定义： 数据类型( t y p e s ) ：提供了描述消息时所需要的数据类型的定义。 消息( m e s s a g e ) ：是传输数据的抽象表示，一个消息由若干逻辑部分组成， 每个部分具有一种数据类型，数据类型使用某种类型系统定义。 端1 ：3 类型( p o r t t y p c ) ：是一组抽象的操作。每个操作包含对一个输入和一个 输出消息的引用。 绑定( b i n d i n g ) ：为某个端1 ：3 类型中定义的操作和消息指定确定的协议和数据 格式标准。 物理端口( p o r t ) ：为绑定指定一个通信端点，也就是一个遵循特定协议和数 第2 章w e b 服务和a g e n t 技术 据格式标准的网络地址。 服务( s e r v i c e ) ；仅仅用于组合一组相关的物理端口。服务的具体实现部分包 括服务元素和物理端口元素的定义。服务的抽象接口中定义端口类型、绑定、消 息和数据类型。由于端口类型、消息和数据类型都是抽象的定义，从而可以重用。 服务的抽象描述和具体实现之间的绑定就是通过将端口类型绑定到物理端口而实 现的。端口类型是可以重用的，一个端口类型可以绑定到多个物理端口。 ( 3 ) u d d i 技术 u d d i ( u n i v e r s a ld e s c r i p t i o nd i s c o v e r ya n di n t e g r a t i o n ，统一描述发现和集成) 倒最初是由m i c r o s o f t 、i b m 和a r i b a 公司共同提出的一个方案，它是一套基于w e b 的、分布式的、为w e b 服务而提供的信息注册中心的实现标准规范，同时也包含 一组使企业能将自身提供的w e b 服务注册，以使别的企业能够发现的访问协议的 实现标准。 图2 2u d d ! 中的主要数据结构 f i g 2 2c r i t i c a ld a t as t r u c t m ei nu d d i 墓丁a g e n t 的w e b 服务组合技术的研究 u d d i 的核心组件是u d d i 商业注册。它使用一个x m l 文档来描述企业及其 提供的w e b 服务。从概念上来说，u d d i 商业注册所提供的信息包含三个部分： 白页：包括了企业的地址、联系方法和已知的企业标识。 黄页：包括了基于标准分类法的行业类别。 绿页：包括了关于企业所提供的w e b 服务技术信息，其形式可能是一些指向 某个文件或网络地址的指针，这些文件或网络地址是为服务发现机制服务的。 u d d i 商业注册中心在逻辑上是集中的，在物理上是分布的，由多个节点组成， 相互之间按照一定规则进行数据同步。 u d d i 中包括的主要数据结构如图2 。2 所示。 商业实体信息( b u s i n c s s e n t i t y ) 结构：商业信息发布和发现的核心x m l 元素 都包含在该结构中，它是商业实体专属信息集中最高层的数据容器，位于整个信 息结构的最上层。 服务信息( b u s i n e s s s e r v i c e ) 结构：该结构将一系列有关商业流程或分类目录 的w e b 服务的描述组合到一起。 绑定信息( b i n d i n g t e m p l a t e ) 结构：该结构包括应用程序连接远程w e b 服务并 与之通讯所必需的信息，以及通过附加的特性，可咳实现一些复杂的路由选择。 技术规范信息( t m o d e l ) 结构：该元素包含了一个列表，列表的每个子元素分 别是一个调用规范的引用。这些引用作为一个标志符的杂凑集合，组成了类似指 纹的技术标志，用来查找、识别，实现了给定行为或编程接口的w c b 服务。 2 2 本体和语义w 曲 2 2 1 本体概念 本体( o n t o l o g y ) 的概念起源于哲学领域关于“存在”的研究，在哲学上的定 义为：“对世界上客观存在物的系统地描述，即存在论”，是对客观存在的描述、 解释或说明。在人工智能领域，最早定义本体的是n e c h e s 等人，他们给出的定义 是“本体通过定义相关领域词汇中的j 圭本术语和关系，以及利用这些术语和关系 的组合来定义词汇的外延”f 2 3 j 。即本俸不仅包括明确定义的术语，还包括根据规 则导出的术语，是术语的一个闭包。g r u b e r 在1 9 9 3 年给出的定义最为著名，“本 第2 章w e b 服务和a g e n t 技术 体是概念化的明确的规范说明”删。1 9 9 7 年，b o r s t 对g r u b e r 的定义作了一点改 动，“本体是对共享的概念化的形式化规范说明”1 2 5 1 。后来s t u d e r 等人对上述两个 定义作了更深入的研究，“本体是共享概念模型的明确的形式化规范说明”l 硐，包 含四层含义： 概念模型( c o n c e p t u a l i z a t i o n ) ：概念模型是指对现实世界的一些事物的抽象建 模，所建立的模型确定了该事物的一些相关的概念。 明确( e x p l i c i t ) ：所使用的概念及这些概念的约束都有明确的定义，没有二义 性。 形式化( f o r m a l ) ：本体是计算机可读的。 共享( s h a r e ) ：本体中体现的是共同认可的知识，反映的是相关领域中公认的 概念集，不会局限于某些个体，而是被一个群体所接受。 本体的研究与应用主要包括三个方面鲫：理论上的研究，主要研究概念及其分 类、本体上的代数；在信息系统中的应用，主要包括处理信息组织、信息检索和 异构信息系统互操作问题：本体作为一种能在知识层提供知识共享和重用的工具 在语义w e b 中的应用。 2 2 2 语义w e b 近几年来，语义w e b ( s e m a n t i cw e b ) 研究逐渐引起知识表示、逻辑编程、信 息系统、w e b 开发等各个领域的广泛关注。语义w e b 的研究将对传统w e b 上信息 的发布、存储和处理方式产生一场变革。 w e b 创始人t i mb e m e r s l e e 将w e b 的演化分为两个阶段。在第一阶段，w e b 应该是一个有利于人们相互合作的慢大工具，w e b 在最初十年的发展基本上实现 了以h t m l 页面的方式提供了大量信息的这个目标。在第二阶段，这种合作应该 延伸到机器，即连接到w e b 上的机器也应该能够分析w e b 上的所有数据。w e b 海 量的信息要求以一种能够理解数据l 导义的方式进行交换和管理。因此提出了语义 w e b 的构想。 ( 1 ) 语义w e b 的概念 t i mb e r n e r s l e e 对语义w e b 作了如下的描述：语义w e b 并不是一个孤立的万 基丁a g e n t 的w e b 服务组合技术的研究 维网，而是对当前万维网的扩展，语义w e b 上的信息具有良好的含义。使得计算 机之间以及人类能够更好地彼此合作。 根据上面的描述，可以给语义w e b 作出这样的定义：机器可以理解数据含义 的下一代w e b ，称之为语义w e b ，语义w e b 中的语义表示计算机对某一概念、术 语或者符号可以理解的“含义”。 ( 2 ) o w l 语言 o w l 是本体w e b 语言( o n t o l o g yw 曲l a n g u a g e ) 【2 8 1 的字母缩写。设计的最终 目的是为了提供一种可以用于各种应用的语言，这些应用需要理解内容，从而代 替人类易读的形式来表达内容，2 0 0 4 年2 月正式成为w 3 c 的推荐标准。 o w l 能够被用于清晰的表达词汇表中的词条的含义以及这些词条之问的关 系。o w l 相对x m l ，r d f 和r d f s c h e m a 拥有更多的机铝来表达语义，从而o w l 超越了x m l r d f 和r d fs c h e m a ，它们仅仅能够表达网上机器可读的文档内容 的能力。 o w l 是w 3 c 推荐的语义w e b 栈的一部分建立在r d f s 的基础上表达w e b 资源的语义。语义w e b 中的信息都被赋予了明确的含义，机器能够自动的处理和 集成。语义w e b 实用x m l 来定义定制的标签格式以及用r d f 的灵活性来表达数 据，下一个就是用w e b 本体语义来描述w e b 中的术语的明确含义和他们之间的关 系。o w l 语言包括三个增量子语言，其功能增量是递增的； o w l l i t e ：提供给一个分类层次和简单的属性约束。 o w l d l ；支持那些需要在推理系统上进行最大程度表达的用户，这里的推理 系统能够保证计算完全性和可决定性。它包括了置f 特定的约束下o w l 语言的所 有约束。 o w ln j l l 支持那些需要在没有计算保证的语法自由的r d f 上进行最大程 度表达的用户，允许o n t o l o g y 在预定义的( r d f ，o w l ) 词汇表上增加词汇，从 而任何推理软件均不能支持o w lf u l l 的所有f e a t u r e 这三种子语言组成了o w l 语言的全部，o w l 语言是在r d f 语言之上某种程 度的扩展和增强，也即o w l 的描述是符合r d f 晤言规范的，其x m l 模式是由 第2 章w e b 服务和a g e n t 技术 r d f 定义的。 o w l 语言大纲靓定了o w l 中描述本体时的术语和约束。o w l l i t c 规定了基 本的术语，共分为r d fs c h e m af e a t u r e s ，( h ) e q u a l i t yp r o p e r t y ，c h a r a c t e r i s t i c s 等十类。在此基础上，o w ld l 和o w lf u l l 又增加了c l a s sa x i o m s ，b o o l e a n c o m b i n a t i o n so fc l a s se x p r e s s i o n s ，a r b i t r a r yc a r d i n a l i t y ，f i l l e ri n f o r m a t i o n 等四个 类别用于支持高级应用。每个类别下面定义了若干术语来表示o w l 的特性 ( f e a t u r e s ) ，如r d fs c h e m af e a t u r e s 类别下面定义了c l a s s ，r d f s ：s u b c l a s s o f ，r d f s ： p r o p e r t y 等r d f ( s ) 语言特性 和o w ld l 和o w lf u l l 相比，o w ll i t e 只是使用了o w l 语言的一些特性 ( f e a t u r e ) ，并且做了限制，如c l a s s 只能根据命名了的s u p e r c l a s s ( 它不能是任意 的逻辑表达式) 进行定义，而且只能使用特定类型的c l a s sr e s t r i c t i o n 。 o w l 语言正是通过严格定义语义及其关系的术语、特性以一种非集中式的方 式生成w e b 本体，从而描述出能为计算机所解释的语义信息。 o w l d l 和o w l l i t e 共享词汇表，但是有一些约束。o w l d l 引入了类型分 割( 一个c l a s s 不能是一个p r o p e r t y 或者一个i n d i v i d u a l ，一个p r o p e r t y 也不能是一 个c l a s s 或者i n d i v i d u a l ) ，它要求p r o p e r t y 或者是o b j e c t p r o p e r t i e s ，或者是 d a t a t y p e p r o p e r t i e s d a t a t y p e p r o p e r t i e s 是r d fl i t e r a l 。x m ld a t a t y p e 以及c l a s s 实 例之间的关系，前者是两个c l a s s 实例之间的关系。 ( 3 ) o w l - s o w l - s ( w 曲o n t o l o g yl a n g u a g ef o rs e r v i c e s ) f 2 9 堤一种具有显式语义的无歧 义的机器可理解的标记语言( m a r k u pl a n g u a g e ) ，用来描述w e bs e r v i c e 的属性和 功能。o w l - s 的早期版本叫做d a m l - s ( d a r p a a g e n tm a r k u pl a n g u a g ef o r s e r v i c e s ，基于d a m l 十o i l ) 。 茎丁a g e n t 的w e b 服务组合技术的研究 图2 3o w i s 的整体结构 f i g 2 3f r a m e w o r ko f o w ls 从图中可以看出，o w l - s 本体论主要包括三个c l a s s 。 1 ) s e r v i c e p r o f i l e ( 服务轮廓) 对应商业层面，即描述服务是干什么的。它向寻找服务的请求者提供服务的抽 象描述从而使其能够判断该服务是否满足需要，通常作为广告，发布在服务目录 中；同时，服务请求者也可将s e r v i c e p r o f i l e 作为表达服务发现条件的语言，从| 面 使得服务发现过程中的匹配能够更加方便。s e r v i e e p r o f i l e 描述服务的三个基本疗 面，服务提供者的信息、服务的功能和服务的其他特征： 服务提供者的白页和黄页信息。比如服务提供者的联系方式。 服务的功能信息。主要是指服务的l o p e ，即i n p u t s ( 输入) 、o u t p u t s ( 输出) 、 p r e c o n d i t i o n s ( 前置条件) 、e f f e c t s ( 影响) 。服务的功能通过描述服务执行的状态 转变来表达，具体地讲，首先它指定了服务所需的输入和产生的输出；另外，i 臼 于服务执行前某些外部条件可能需要满足，而服务执行后一些条件将发生变化， 因此这早面的描述还包括服务所需的前置条件以及服务执行的结果。 服务的其它特征包括各种有关该服务的信息，如服务类属或分类法、服务质瞳 信息、扩展或自定义服务参数，如最大响应时间、服务涉及的地理范围等。 2 ) s e r v i e e m o d e l ( 服务模型) 基于过程描述服务是如何工作的。这使得搜索服务的请求者能够做进一步深入 第2 章w e b 服务和a g e n t 技术 的分析以判断服务是否满足需求，可以把多个服务的描述组合起来完成特定的任 务，能够在服务执行时协调各参与者的活动、监控服务的运行。 一个过程可以具有任意多的输入、输出、先验条件和结果。过程被分为原子过 程( a t o m i cp r o c e s s ，可直接调用，无子过程) 、简单过程( s i m p l ep r o c e s s ，不可 直接调用，可被认为没有子过程，用作某些原子过程的视图或者复合过程的简单 表达) 和复合过程( c o m p o s i t ep r o c e s s ，由若干原子过程和复合过程组成) 。控制 结构包括序列( s e q u e n c e ) 、并发( c o n c u r r e n t ) 、分支( s p l i t ) 、分支连接( s p l i t + j o i n ) 、 乱序( u n o r d e r e d ) 、选择( c h o i c e ，i g t h e n e l s e ) ，循环( r e p e a tu n t i l w h i l e ) 等。 3 ) s e r v i c e g r o u n d i n g ( 服务基点) 对应技术层面，描述如何访问服务，包括网络协议、消息格式、串行化、传输 和编址等设计到服务的具体的规范。但是o w ls 规范中并没有定义语法成分来描 述具体的信息，而是利用w s d l 来描述这些信息。 2 3 a g e n t 技术 软件a g e n t 技术是当酊学术界和工业界研究的热点技术。由于其强调网络环 境中实体的自主性、协同性、安全性、移动性和智能性等而为建立新一代的软件 方法学提供了技术基础。目前的研究主要分为两个流派：即智能a g e n t 和移动 a g e n t 。智能a g e n t 已成为人工智能的研究热点，在a g e n t 的信念、言语行为、协 作和学习等方面已经取得了一系列的成果；在移动a g e n t 方面，人们以i n t e r a c t 为 背景，从软件方法和技术的角度，对移动a g e n t 的自主性、移动性、协同性和安 全性进行了广泛的研究，研制出一系列的系统，代表性的工作有：d a r t m o u t h 学院 的d a g e n t ，德国斯图加特大学的m o l e 系统、m i n n e s o t a 大学的a j a n t a 系统、i b m 公司的a g l e t s 等。归结起来，移动a g e n t 技术的研究对于其在i n t e r a c t 上的应用具 有广阔的前景，但其只提供了基础的技术支持，缺乏理论和方法学的指导；而智 能a g e n t 研究虽然从理论的高度研究a g e n t 的各种智能行为，但这些理论过于抽象 而难以直接用于对基于i n t e m e t 的软件a g e n t 系统的应用提供直接指导。两者的有 机结合可以作为新型方法学的基础。 从微观和客观的角度来看，a g e n t 技术主要研究内容包括两方面：a g e n t 本身， 基y - a g