基于动态逻辑的语义web服务组合研究

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1、学校代号：1 0 7 3 1 学 密 号：0 9 2 0 8 1 2 0 2 0 0 2 级：公开 兰州理工大学硕士学位论文 基于动态逻辑的语义W e b 服务组合研究 j 金塞握銮旦期；2 Q 1 2 生垒目2 目 i 金塞签差旦翅；2 Q 1 2 玺目2 垒目 R e s e a r c ho fS e m a n t i cW e bS e r v i c e sC o m p o s i t i o nB a s e do nD y n a m i cL o g i c B y L i uD o n g B E ( S h e n y a n gN o r m a lU n i v e

2、 r s i t y ) 2 0 0 9 A t h e s i ss u b m i t t e di np a r t i a ls a t i s f a c t i o no ft h e R e q u i r e m e n t sf o rt h ed e g r e eo f M a s t e ro fE n g i n e e r i n g C o m p u t e rS o f t w a r ea n dT h e o r y i nt h e G r a d u a t eS c h o o l o f L a n z h o uU n i v e r s i t

3、 yo f T e c h n o l o g y S u p e r v i s o r P r o f e s s o rL iM i n g M a y , 2 0 1 2 兰州理工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：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的 研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或 集体已经发表或撰写的成果作品。对本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。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：衣、】隽 日期：凹f 埤月6 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者

4、完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有 权保留并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。本人授权兰州理工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，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同 时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到 O W LD L O W LL i t e ，具 有不同需求的用户可以使用不同表达能力的子语言。 图2 1O W L 的三种子语言的表达能力关系图 下面分别对上述的三种子语言进行介绍。 O W LF u l l ：这类子语言在三种子语言当中表达能力是最强的，但它的不足 之处在于很难

5、保证逻辑的可判定性和计算完备性。因此它主要用于要求表达能力 强，但不要求保证可计算性的用户。在O W LF u l l 中，包含了O W L 语言的全部 构造成分，同O W LD L 不同，它取消了对O W LD L 的限制。O W LF u l l 中的每个 类既可以被看作是个体的集合，也可以被看作是单独的个体。目前，还没有完整 的推理算法可以支持O W LF u l l 的所有特性。 O W LD L ：这类子语言具有的表达能力位于O W LL i t e 和O W LF u l l 之间，具 有逻辑的可判定性和计算完备性。它主要用于具有表达能力适中，但要保证保持 逻辑的可判定性和计算完备

6、性需求的用户。O W LD L 包含了O W L 语言的全部构 造成分，但对它们的使用受到一定程度的限制。O W LD L 同描述逻辑一一对应， 是一个和逻辑研究相关的领域。 O W LL i t e ：这类子语言具有的表达能力最弱，如果有用户只需要一些简单 的约束以及一个分类层次，那么O W LL i t e 则是很好的选择。O W LL i t e 的优点是： 支持该类子语言的工具比支持其它表达能力强的子语言的工具更为简单和易用： O W LL i t e 与分类系统和辞典间的转换更加快速。 O W LL i t e 中包含了R D F S 本体语言的所有特性：C l a s s ( 类)

7、 ：r d f s ： s u b C l a s s O f ( 子类) ；r d f s ：P r o p e r t y ( 属性) ；r d f s ：s u b P r o p e r t y O f ( 子属性) ； I n d i v i d u a l ( 个体) ；r d f s ：r a n g e ( 范围) ；r d f s ：d o m a i n ( 域) 。 1 3 基于动态逻辑的语义W e b 服务组合研冤 除了具备R D F S 的特性，O W LL i t e 还增加了一些其它特性： e u q i v a l e n tP r o p e r t y (

8、属性相等) ：表明了两个属性具有相等的关系； e q u i v a l e n t C l a s s ( 类相等) ：表示两个类具有相等的关系；a l l D i f f e r e n t ( 完全不同) ： 两个个体完全不同；d i f f e r e n t F r o m ( 部分不同) ：两个个体一部分不相同。 s a m e I n d i v i d u a l A s ( 个体相同) ：表明了两个个体是完全相同的。 S y m m e t r i c P r o p e r t y ( 对称特性) ：两个属性的关系是对称的；T r a n s i t i v e P r o

9、 p e r t y ( 传递特性) ：两个属性之间是可传递的；i n v e r s e O f ( 属性相反) ：表明两个 属性是相反的；I n v e r s eF u n c t i o n a lP r o p e r t y ( 反函数特性) ：属性的值取它的逆反 属性的值；F u n c t i o n a l P r o p e r t y ( 函数特性) ：属性的值取其自身，并且取值是唯一 的。 a l l V a l u e s F r o m ( 全部的值取自于) ：要求属性的值必须取自同一个类：s o m e V a l u e s F r o m ( 部分的值取自于)

10、 ；允许属性的一部分值取自某个类，而另一部分值 取自其它类。 m i n C a r d i n a l i t y ( 最小基数) ：一个属性在一个相关类上的最少实例数：m a x C a r d i n a l i t y ( 最大基数) ：一个属性在一个相关类上的最多实例数；e a r d i n a l i t y ( 基 数1 ；当最大、最小基数相同时的简略表示；上述的几个基数特性主要是为了弥 补O W LL i t e 子类中的基数只能取值为O 或1 的缺点。 i n t e r s e c t i o n O f ( 相交) ：表明了两个类可以相交。 下面是O W LD L 和0

11、 W LF u l l 中附加特性： o n e O f f 其中的某一个) ：对一个类中的个体进行枚举：h a s V a l u e ( 有值) ：表一 个个体是某个属性的值；d i s j o i n t W i t h ( 不相交) ：两个类之间不相交：u n i o n O f ( 析 取) 、i n t e r s e c t i o n O f ( 合取) 和c o m p l e m e n t O f ( 求补) 都是布尔型操作。 当用户使用O W L 来对事物进行描述时，选择一种符合自己需求的子类即可。 三种子类可以通过如下的方法进行取舍：O W LL i t e 与O W

12、 LD L 之间的选择，取 决于多大程度上需要O W LD L 提供的表达能力更强的成分；O W LD L 与O W LF u l l 之间的选择，取决于多大程度上需要R D FS c h e m a 的元建模机制，此外，较O W L D L 而言，O W LF u l l 对推理的判定是不可预测的。 2 2W e b 服务本体语言O W L S 2 2 1o W L S 概述 O W L S t l 4 , 1 5 , 1 6 1 是语义W e b 服务描述语言中最具有代表性的研究成果之一， 它的前身是D A M L S 语言。O W L S 是以W e b 本体语言O W L 为基础，专门

13、用于 描述W e b 服务的一种语言规范。W 3 C 推出O W L S 是为了实现语义W e b 服务的 自动化，例如，自动发现、自动调用或自动组合。需要指出的是，O W L S 并没 1 4 硕十学何论文 有把目前的W e b 服务领域标准( 如W S D L ) 替换，只是在原有的标准上增加能够表 达W e b 服务语义的语义层。实际的应用中，O W L S 还是通过W S D L 来调用W e b 服务，只不过是对U D D I 进行了扩展以便在语义层上实现W e b 服务发现。 解决现有W e b 服务存在的问题的主要方法就是为W e b 服务的处理能力提供 丰富且规范的语义描述l

14、J 。目前最流行的两种语义W e b 服务描述框架是：E S S I 组织提出的W e b 服务模型本体框架( W S M O ) 和D a r p a 组织提出的W e b 本体语言 描述服务框架( O W L S ) 。最然它们都把本体作为提供自动发现、组合和实现服务 互操作的基础，但是O W L S 和W S M O 在细节和实现上还是有很大区别的。 O W L S 通过显示地定义一组本体来支持服务的的发现、组合和调用，而W S M O 定义了一个概念框架来生成关键组件本体。W 3 C 组织在语义W e b 服务研究领域 对W S M O 和O W L S 比较选择中，普遍趋向于O W

15、L S 。其主要原因如下： ( 1 ) 在支持W e b 服务的发现、调用和组合时，O W L S 已显式地定义了一组 本体，而W S M O 只是提供了一个概念框架，以此来生成关键的本体组件。 ( 2 ) 对于语义W e b 服务表示层上的一些信息的翻译，O W L S 可以在W e b 服 务的互操作过程中完成，而W S M O 则需要通过中间层所定义的关系来完成。 ( 3 ) W S M O 的中间层主要用于完成：语义W e b 服务同服务请求间的消息传递 和工作本体之间的翻译等工作。一些可能的中间层分类法在定义W S M O 的中间 层时被定义出来，用以帮助区分要求中间层可能完成的不同

16、任务，实际上，这些 分类法可以被映射到W e b 服务的互操作上。 ( 4 ) O W L S 可以保证新类型的元素可以被构建在W e b 服务的基础架构中， 此外，O W L S 支持W e b 服务与代理间的通讯，这可用来发现已知的中间层， 或者利用服务内部过程的组合创建一个新的中间层。 ( 5 ) 在兼容性方面，W S M O 不能够与W 3 C 组织的其它标准相互兼容，例如， 它不能支持O W L 和R D F 语言，在构建本体的属性和类时，它不能够使用R D F S 当中的概念，也不能把用W S D L 定义的W 曲服务同其它的W e b 服务关联起来。 ( 6 ) 在语义W e b 服务的描述中，W S M O 对中间层过度依赖使用，这就造成 了它缺少灵活性，但在这方面，O W L S 则显得更为灵活。 7 以上原因都体现出O W L S 较W S M O 具有的优势。因此，本文选择O W L S 作为W e b 服务的语义描述语言，并在此基础上对W e b 服务组合进行研究。