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1、北京科技大学本科生毕业设计（论文）摘要Web服务的日益广泛和语义Web研究的不断深入，使得利用本体语言自动处理各种Web服务任务成为可能。回顾了Web服务的主要思想和基本概念，指出了其在描述Web服务的语义信息方面的不足，从而说明在Web服务研究中引入语义Web的目的。介绍了描述Web服务语义信息的本体语言OWL-S，并针对OWL-S在描述Web服务动态组合方面能力的不足，尝试利用情形演算理论扩展其该方面的语义描述能力，使本体语言能够满足Web服务动态组合的需要。对最终实现基于语义的Web服务的动态组合具有积极意义。关键词：Web Services OWLS Semantic Web 情形演算
2、Web服务动态组合论文英文题目AbstractThe proliferation of Web Services and the evolution towards the Semantic Web bring about the opportunity to automate various Web Services tasksWe start with a brief introduction to the main idea and concept of Web Services，pointing out its shortage of capability to describe th
3、e semantic information of Web ServicesThen we introduce the OWL-S，an ontology language used to describe Web ServicesWith the Situation Calculus，we ascribe a semantic to the OWL-S，which strengthens the descriptive capability of OWL-S on the dynamical composition of Web ServicesKey Words：Web services
4、OWL-S Semantic web Situation calculus Web service composition- 2 -目录摘要1Abstract2插图或附表清单1注释说明清单1引言311级标题41.12级标题41.1.13级标题41.22级标题41.2.13级标题421级标题52.12级标题531级标题63.12级标题641级标题74.12级标题7结论8参 考 文 献9附 录12在 学 取 得 成 果13致谢14引言单击此处键入引言提出Web Services目的在于使基于不同平台的异构应用程序在一起协同工作，使不同系统能无缝地进行通信和数据共享，实现不同平台间异构信息的共享与集
5、成，使得基于不同公司所开发的不同平台之上的各种应用能够按照某种统一的机制进行连接、集成和组合，通过Web为消费者提供服务。它的一个主要思想是：未来的应用将利用一组网络的服务组合而成。只要几个协同的服务使用统一标准和中性的方法在网络上宣传自己，一个应用程序就可以根据功能或者性能的标准，从多个彼此竞争的服务之中选出一个。现有的Web Service主要是利用WSDL(Web Service Description Language)描述Web服务，达到相互理解和组合的目标。然而，WSDL缺乏对Web服务语义信息的描述能力。而Web服务的一个最大特点是服务的消费者不仅仅是人，更包括软件应用系统，并且
6、后者显然应该是主要的服务对象。在W3C提出的Web Services框架中，Web Services被设计成支持网络上不同异构应用程序之间的交互和通信，因而需要一种以计算机可处理形式表示信息的语言作为异构应用程序之间交流信息的媒介。这正是语义Web致力发展的目标。在下面的部份，我们将介绍一种描述Web服务的本体语言OWL-S。它是在DAML-S(DARPA Agent Markup Language for Service)的基础上发展起来的，目标是使Web服务成为计算机可理解的实体。我们以一个由Web服务供应商Congo Inc提供的虚拟的网上购书服务为例来介绍OWL-S。然而，OWL-S也
7、存在着对Web服务的动态组合描述能力不强的问题。所以我们尝试利用情形演算扩展OWL-S这方面的语义。我们以前一部分的网上购书服务为例来说明如何利用情形演算扩展OWL-S的语义描述能力。1. Web服务组合国内外研究进展2004年以来，Web服务作为跨组织应用集成的支持技术得到业界的广泛支持，面向服务架构(Service Oriented Architecture, SOA)成为信息技术的新热点。SOA的一个重要理念是将“单独、独立、封装”的服务组合成为更大型的服务，实现软件重用、发挥服务的潜力。因此，Web服务组合受到学术界和企业界的极大关注，涌现出大量的WSC研究。WSC源于软件重用，其基本
8、思想是使用系统中已有的Web服务，通过它们一定顺序的组合或组合顺序的改变，创建出新的或更高质量的服务满足用户需求。目前对WSC尚无统一定义，研究者从不同角度和侧重点做了不同的定义。总的来说，其定义可归纳为两个：(1)基于过程模型：从WSC内在因素的角度，将其定义为一个依赖于特定控制流和数据流结合起来的、能够完成一定任务的Web服务集合，如AgFlow1。(2)基于构件单元：从构件的角度，将WSC定义为一个由自治且能相互协作的自描述单元所组成的系统2。上述定义分别强调了WSC两个不同的研究角度。近年来Web 服务的理论和技术取得了长足的发展, 其保证互操作性的协议栈下层在学术界和工业界已基本达成
9、一致. 作为新一代的开放系统技术, Web 服务与CORBA 、Java 等技术相比,在保证互操作上更为成功。从技术上说,Web 服务的价值在于服务重用, 而重用的目的则是使服务增值。至于保证服务通信和重用的基础则是互操作协议栈的下层一致性. 除了服务本身的重用外,组合不同的Web 服务以产生不同于各个单一Web 服务的功能,也是研究的重点之一。但是, 如何使得Web 服务真正进入实用的阶段, 使得Web 服务实现跨组织、跨管理域的系统集成和自动交互,还面临着诸多的问题;其中一些问题是在传统的中间件应用中已经解决了的, 而另外一些则是新问题3,比如Web 服务如何组合、能否自动组合以及组合的正
10、确性验证,即是否与期望中的服务等价等问题。为了解决服务组合的这些问题, 学术界和工业界提出了多种方法;总体来说,其思路可以分为两类:一类是用流程组合服务的思想, 比如BPEL4WS,这类方法的建模和验证常使用Petri网和进程代数4 等形式化方法;另一类是借助人工智能的思想,如语义Web5,常基于时序逻辑等方法。大体从语义服务组合方向主要可以分为三类：1)基于人工智能领域的服务组合，2）形式化推导方法和自动推理，3）基于逻辑描述（非功能性描述）方法，其分为动态逻辑和静态逻辑描述。从服务评价方式可分为两类：a）偏向服务组合权重的服务质量（QoS）相关的方法，b)采用具有语义的评价因子的方法。国内
11、外对于服务的研究已经延伸到复杂的系统过程，包括服务科学，服务管理（预测服务需求、规划服务），支持服务系统的IT 系统设计和构建及服务执行等6。面向服务架构（Service-Oriented Architecture，SOA）有利于软件复用和系统集成。Web 服务作为SOA，通常但非唯一采用的实现方式，研究覆盖到服务封装、提供、管理、使用、建模、仿真及控制等环节，包括静态、动态组合及基于分级评价的服务发现7-10。将多个松散耦合的简单Web 服务按照服务描述、约束及可用资源等进行组合，可重用并增值服务。开放的网络化应用和“软件作为服务”的理念必将导致基于Internet 环境下软件系统的主要形态
12、、运行方式、生产方式和使用方式发生巨大的变化. 未来网络软件的一种趋势表现为构造若干Web 服务动态组合(composition) 、渐趋稳定的软件应用系统3 . Web 服务是一种新型的Web 应用程序,具有自包含、自描述、模块化和松耦合等特点,可以通过Web 发布、查找和调用. 简单地说,Web 服务是“一次发布,到处可用”的新型Internet 组件,支持服务复用和组合,对提高网络软件生产效率和产品质量具有重要意义。在动态、多样的Internet 服务市场中,发现合适的服务是实现服务共享、复用的重要前提. Web 服务发现的效果直接关系服务复用的质量,影响到服务组合的相容性(compat
13、ibility) 和可替换性( substitutability) ,关系到能否真正实现服务的“即插即用”。 因此,Web 服务发现作为面向服务体系结构的一个重要组成部分,倍受工业界和学术界关注,并以查准率、查全率和匹配效率作为评价其效能的主要指标。现有的Web 服务组合描述语言主要有两类:(1) 人工智能的方法,如语义Web ;(2) 基于流程的方法，如BPML ，WSCI ，BPEL4WS(源自WSFL ,WSCI 和XLANG) 等，虽然W3C 推出了Web 服务协作描述语言WS2CDL (Web Service Choreography Description Language) ，
14、但它主要是用于流程组合层之上的协作描述层的，它和其它规范的关系如图1 所示(其中右边虚线椭圆框中的部分为基于语义Web 的方法) 。图1 Web 服务协作描述语言WS2CDL和其它规范的关系12常见的服务描述有： (1)OWL-S：由描述服务能力、服务工作过程和服务访问细节的ServiceProfile, ServiceModel和ServiceGrounding 3部分组成。ServiceProfile涵盖了以及服务QoS语义，满足计算机推理需求；ServiceModel则定义了WSC的内部流程。因此被当前的绝大部分的WSC研究所使用。(2)WSDL：描述服务URL和命名空间、服务类型、有效
15、函数、函数参数、参数类型以及函数返回值和返回值类型等Web服务的通信和调用方法的XML文件。它是Web服务的事实标准，但它仅通过“端口”规约了服务的功能特性，必须扩充增加和QoS语义才能支持WSC。(3)自定义语义：为实现WSC推理而定义的非标准简单描述语言。如Sword11中基于规则的服务描述将服务描述成在特定输入下产生特定输出的“规则”。随着OWL-S的发展，这种服务描述已逐渐淡出。OWL-S 即网络本体服务语言，由DAML-S 发展而来，是OWL 的应用。OWL-S 主要包括4 个任务：自动Web 服务发现，触发，组合和互操作，执行监控。为达到此类目标，OWL-S 通过一组规范的知识本体来描述服务，并将该本体划分为3 个组成部分：服务轮廓，即服务能提供什么；服务模型，即服务如何工作；服务基点，即服务如何被访问。在 OWL-S 的服务模型中，定义一个过程模型，包括2 个部分：(1)过程，从服务的组成过程(如输入、输出、前提和效果等)来描述服务，使服务能够进行规划、动态组合以及交互操作；(2)过程控制模型，实现智能主体对一个服务请求的执行控制。通常把这2 个部分称为过程本体和控制本体，通过过程本体可以定制广泛服务，通过控制本体可以监控服务执行。在控制本体结构中，原子过程是能够直接被调用的Web 服务，不可分割且可以单步执行。与之相比，简单过程也是单步执行，但它既不能被调
