1、计算机科学与技术专业毕业论文 精品论文 基于 QSQL的高效语义 Web服务发现及合成关键技术研究关键词：语义服务 Web 服务合成 QSQL 路径优化摘要：近年来，随着“服务”成为开放网络环境下资源封装与抽象的核心概念，面向服务的计算 SOC(ServiceOrientedComputing)得到了迅猛发展，并正成为分布式计算领域跨组织资源共享的新型计算模式。特别，能建立随需应变业务流程应用的 Web服务合成技术正成为 SOC的核心研究技术，并成为近年的研究热点。 Web 服务合成的关键研究问题跨越整个 Web服务研究的生命周期，包括 Web服务的描述、发布与发现、Web 服务的合成与验证、
2、Web 服务及合成的QoS管理、Web 服务合成的执行与监控等。许多国内外研究机构围绕动态 Web服务合成技术展开研究工作，并取得了一些有价值的探索性成果。但是作为一项新兴的研究课题，Web 服务合成的质量与效率、合成方案建立的自动化程度、以及合成方案执行时有关多路径的选择优化问题等都还没有很好解决。针对这些不足，我们在服务发现和自动合成的关键算法，以及基于 QoS建立优化合成执行路径等问题开展了研究，主要工作包括： 1)语义服务发布与发现方法研究，建立了基于预推理和图存储技术的快速服务查询列表QSQL(QuickServiceQueryList)以支持语义服务高效发现的方法。传统的语义服务发
3、现方法如基于 OWL-S/WSMO的方法大都采取在服务发现期间利用本体直接推理方式进行服务发现，这种方法通常因为耗时的本体推理而使得服务发现的效率低下。我们提出了一种基于本体预推理技术的 QSQL服务发布与发现方法。QSQL是一种依据图存储理论特殊设计的快速服务查询列表，当服务发布到 QSQL时，服务发现时的相关语义计算能被提前到发布阶段进行处理和存储，从而避免服务发现时大规模语义推理计算。实验表明，基于 OSQL的服务查询不但能得到快速响应，还能获取传统语义服务发现方法的质量结果。 2)基于 QSQL的自动服务合成研究，提出了一种基于 QSQL的高效服务合成规划算法。QSQL 不仅仅提供高效
4、的单个服务发现以支持静态工作流或业务流程的创建，也能支持快速的自动服务合成。我们针对 QSQL开发了一套高效的合成规划算法，该算法能针对用户需求自动从 QSQL查询相关服务，并对这些服务进行高效语义逻辑互联。不但如此，我们的算法也融合了 Petri网形式化建模特点，使生成的合成方案能被映射成加权的形式化 Petri网，这为进一步的合成正确性验证提供了条件。实验最后表明我们的 QSQL合成方法不但自动化程度高，且在合成过程中同样避免了大规模语义推理而使得合成的效率大大提高。 3)基于合成方案执行路径优化选择研究，提出了基于反序渐进约束违背删除策略建立优化执行路径的方法。对于抽象合成方案包含的每一
5、个 Web服务，其功能可以由多个不同服务质量(QoS)的服务提供商或服务执行实例提供，因此如何选择单个服务提供商或执行实例使其满足用户综合 QoS约束的情况下达到全局 QoS最优已经成为服务合成执行路径选择的关键研究问题。不幸的是，这样的问题是 NP完全问题。我们提出一种基于反序渐进约束违背删除策略建立优化执行路径的方法。我们的方法避免从正面判断约束条件而不得不试探多条路径的做法，而是首先依靠本地最优化策略在没有考虑用户 QoS约束的情况下建立一条最优的服务合成执行路径，而后根据全局 QoS计算模型和约束违背检查模型找出所有的质量约束违背，进而我们提出的反序渐进约束违背删除策略能递归作用于这些
6、约束违背逐级进行路径节点重建和优化。我们的方法能大大降低建立优化执行路径的时间复杂性，且实验表明通过我们方法建立的执行路径是一条近优执行路径。 4)基于商业竞争环境的合成执行路径优化选择研究，提出一种基于迭代bargaining策略的约束违背纠正方法解决 e-business合成执行路径的选择优化问题。当前基于 QoS的服务合成方法绝大多数忽略了市场经济中相似功能服务提供商之间的隐性竞争因素，而我们充分利用了这一因素，并采取多 agent技术和经济平衡策略开发出了一种迭代的 bargaining策略。这种策略使得BargainingAgent能同时通过不同的消息策略发起对多个不同服务提供商的
7、QoS谈判，这种谈判能让服务商感觉到空前的竞争压力并在某些关键的 QoS属性上作出让步，从而用户可以获取更好的服务质量。迭代的 bargaining策略被循环应用于最优执行路径发生约束违背质量维的关键节点直到 QoS约束违背删除。实验表明我们的方法能够模拟市场经济中服务供应商与服务消费者之间的真实行为，且时间复杂度仅仅依赖于用户自行设定的 bargaining时间期限，因此更合理和更具实践性。 5)扩展 QSQL支持更加通用的服务发现和合成研究，提出了采用 wordnet以及异构本体语义相似度计算扩展 QSQL.的服务发现和合成方法。针对已有 QSQL服务发现或合成还存在的限制，我们结合通用词
8、汇库wordnet的语义模型以及异构本体间语义相似度计算进一步扩展了 QSQL，扩展后的 QSQL服务发现与合成结果不但能基于多本体域模型的服务匹配进行，且能降低用户使用语义服务发现或合成的门槛，从而增加了服务发现或服务合成的易用性和通用性。 本文以网格工作流“SwinDeW-G”平台为基础，设计和实现了上述方法。综上所述，本文的工作针对目前服务合成技术中亟待解决的几个关键问题提出了解决方案，这对于推进服务合成技术的理论研究和实用化具有一定的理论价值和应用价值。正文内容近年来，随着“服务”成为开放网络环境下资源封装与抽象的核心概念，面向服务的计算 SOC(ServiceOrientedComp
9、uting)得到了迅猛发展，并正成为分布式计算领域跨组织资源共享的新型计算模式。特别，能建立随需应变业务流程应用的 Web服务合成技术正成为 SOC的核心研究技术，并成为近年的研究热点。 Web 服务合成的关键研究问题跨越整个 Web服务研究的生命周期，包括 Web服务的描述、发布与发现、Web 服务的合成与验证、Web 服务及合成的QoS管理、Web 服务合成的执行与监控等。许多国内外研究机构围绕动态 Web服务合成技术展开研究工作，并取得了一些有价值的探索性成果。但是作为一项新兴的研究课题，Web 服务合成的质量与效率、合成方案建立的自动化程度、以及合成方案执行时有关多路径的选择优化问题等
10、都还没有很好解决。针对这些不足，我们在服务发现和自动合成的关键算法，以及基于 QoS建立优化合成执行路径等问题开展了研究，主要工作包括： 1)语义服务发布与发现方法研究，建立了基于预推理和图存储技术的快速服务查询列表QSQL(QuickServiceQueryList)以支持语义服务高效发现的方法。传统的语义服务发现方法如基于 OWL-S/WSMO的方法大都采取在服务发现期间利用本体直接推理方式进行服务发现，这种方法通常因为耗时的本体推理而使得服务发现的效率低下。我们提出了一种基于本体预推理技术的 QSQL服务发布与发现方法。QSQL是一种依据图存储理论特殊设计的快速服务查询列表，当服务发布到
11、 QSQL时，服务发现时的相关语义计算能被提前到发布阶段进行处理和存储，从而避免服务发现时大规模语义推理计算。实验表明，基于 OSQL的服务查询不但能得到快速响应，还能获取传统语义服务发现方法的质量结果。 2)基于 QSQL的自动服务合成研究，提出了一种基于 QSQL的高效服务合成规划算法。QSQL 不仅仅提供高效的单个服务发现以支持静态工作流或业务流程的创建，也能支持快速的自动服务合成。我们针对 QSQL开发了一套高效的合成规划算法，该算法能针对用户需求自动从 QSQL查询相关服务，并对这些服务进行高效语义逻辑互联。不但如此，我们的算法也融合了 Petri网形式化建模特点，使生成的合成方案能
12、被映射成加权的形式化 Petri网，这为进一步的合成正确性验证提供了条件。实验最后表明我们的 QSQL合成方法不但自动化程度高，且在合成过程中同样避免了大规模语义推理而使得合成的效率大大提高。 3)基于合成方案执行路径优化选择研究，提出了基于反序渐进约束违背删除策略建立优化执行路径的方法。对于抽象合成方案包含的每一个 Web服务，其功能可以由多个不同服务质量(QoS)的服务提供商或服务执行实例提供，因此如何选择单个服务提供商或执行实例使其满足用户综合 QoS约束的情况下达到全局 QoS最优已经成为服务合成执行路径选择的关键研究问题。不幸的是，这样的问题是 NP完全问题。我们提出一种基于反序渐进
13、约束违背删除策略建立优化执行路径的方法。我们的方法避免从正面判断约束条件而不得不试探多条路径的做法，而是首先依靠本地最优化策略在没有考虑用户 QoS约束的情况下建立一条最优的服务合成执行路径，而后根据全局 QoS计算模型和约束违背检查模型找出所有的质量约束违背，进而我们提出的反序渐进约束违背删除策略能递归作用于这些约束违背逐级进行路径节点重建和优化。我们的方法能大大降低建立优化执行路径的时间复杂性，且实验表明通过我们方法建立的执行路径是一条近优执行路径。 4)基于商业竞争环境的合成执行路径优化选择研究，提出一种基于迭代bargaining策略的约束违背纠正方法解决 e-business合成执行
14、路径的选择优化问题。当前基于 QoS的服务合成方法绝大多数忽略了市场经济中相似功能服务提供商之间的隐性竞争因素，而我们充分利用了这一因素，并采取多 agent技术和经济平衡策略开发出了一种迭代的 bargaining策略。这种策略使得BargainingAgent能同时通过不同的消息策略发起对多个不同服务提供商的 QoS谈判，这种谈判能让服务商感觉到空前的竞争压力并在某些关键的 QoS属性上作出让步，从而用户可以获取更好的服务质量。迭代的 bargaining策略被循环应用于最优执行路径发生约束违背质量维的关键节点直到 QoS约束违背删除。实验表明我们的方法能够模拟市场经济中服务供应商与服务消
15、费者之间的真实行为，且时间复杂度仅仅依赖于用户自行设定的 bargaining时间期限，因此更合理和更具实践性。 5)扩展 QSQL支持更加通用的服务发现和合成研究，提出了采用 wordnet以及异构本体语义相似度计算扩展 QSQL.的服务发现和合成方法。针对已有 QSQL服务发现或合成还存在的限制，我们结合通用词汇库wordnet的语义模型以及异构本体间语义相似度计算进一步扩展了 QSQL，扩展后的 QSQL服务发现与合成结果不但能基于多本体域模型的服务匹配进行，且能降低用户使用语义服务发现或合成的门槛，从而增加了服务发现或服务合成的易用性和通用性。 本文以网格工作流“SwinDeW-G”平
16、台为基础，设计和实现了上述方法。综上所述，本文的工作针对目前服务合成技术中亟待解决的几个关键问题提出了解决方案，这对于推进服务合成技术的理论研究和实用化具有一定的理论价值和应用价值。近年来，随着“服务”成为开放网络环境下资源封装与抽象的核心概念，面向服务的计算 SOC(ServiceOrientedComputing)得到了迅猛发展，并正成为分布式计算领域跨组织资源共享的新型计算模式。特别，能建立随需应变业务流程应用的 Web服务合成技术正成为 SOC的核心研究技术，并成为近年的研究热点。Web服务合成的关键研究问题跨越整个 Web服务研究的生命周期，包括 Web服务的描述、发布与发现、Web
17、 服务的合成与验证、Web 服务及合成的 QoS管理、Web服务合成的执行与监控等。许多国内外研究机构围绕动态 Web服务合成技术展开研究工作，并取得了一些有价值的探索性成果。但是作为一项新兴的研究课题，Web 服务合成的质量与效率、合成方案建立的自动化程度、以及合成方案执行时有关多路径的选择优化问题等都还没有很好解决。针对这些不足，我们在服务发现和自动合成的关键算法，以及基于 QoS建立优化合成执行路径等问题开展了研究，主要工作包括： 1)语义服务发布与发现方法研究，建立了基于预推理和图存储技术的快速服务查询列表 QSQL(QuickServiceQueryList)以支持语义服务高效发现的
18、方法。传统的语义服务发现方法如基于 OWL-S/WSMO的方法大都采取在服务发现期间利用本体直接推理方式进行服务发现，这种方法通常因为耗时的本体推理而使得服务发现的效率低下。我们提出了一种基于本体预推理技术的 QSQL服务发布与发现方法。QSQL 是一种依据图存储理论特殊设计的快速服务查询列表，当服务发布到 QSQL时，服务发现时的相关语义计算能被提前到发布阶段进行处理和存储，从而避免服务发现时大规模语义推理计算。实验表明，基于 OSQL的服务查询不但能得到快速响应，还能获取传统语义服务发现方法的质量结果。 2)基于 QSQL的自动服务合成研究，提出了一种基于 QSQL的高效服务合成规划算法。
19、QSQL 不仅仅提供高效的单个服务发现以支持静态工作流或业务流程的创建，也能支持快速的自动服务合成。我们针对QSQL开发了一套高效的合成规划算法，该算法能针对用户需求自动从 QSQL查询相关服务，并对这些服务进行高效语义逻辑互联。不但如此，我们的算法也融合了 Petri网形式化建模特点，使生成的合成方案能被映射成加权的形式化Petri网，这为进一步的合成正确性验证提供了条件。实验最后表明我们的QSQL合成方法不但自动化程度高，且在合成过程中同样避免了大规模语义推理而使得合成的效率大大提高。 3)基于合成方案执行路径优化选择研究，提出了基于反序渐进约束违背删除策略建立优化执行路径的方法。对于抽象
20、合成方案包含的每一个 Web服务，其功能可以由多个不同服务质量(QoS)的服务提供商或服务执行实例提供，因此如何选择单个服务提供商或执行实例使其满足用户综合 QoS约束的情况下达到全局 QoS最优已经成为服务合成执行路径选择的关键研究问题。不幸的是，这样的问题是 NP完全问题。我们提出一种基于反序渐进约束违背删除策略建立优化执行路径的方法。我们的方法避免从正面判断约束条件而不得不试探多条路径的做法，而是首先依靠本地最优化策略在没有考虑用户 QoS约束的情况下建立一条最优的服务合成执行路径，而后根据全局QoS计算模型和约束违背检查模型找出所有的质量约束违背，进而我们提出的反序渐进约束违背删除策略
21、能递归作用于这些约束违背逐级进行路径节点重建和优化。我们的方法能大大降低建立优化执行路径的时间复杂性，且实验表明通过我们方法建立的执行路径是一条近优执行路径。 4)基于商业竞争环境的合成执行路径优化选择研究，提出一种基于迭代 bargaining策略的约束违背纠正方法解决 e-business合成执行路径的选择优化问题。当前基于 QoS的服务合成方法绝大多数忽略了市场经济中相似功能服务提供商之间的隐性竞争因素，而我们充分利用了这一因素，并采取多 agent技术和经济平衡策略开发出了一种迭代的 bargaining策略。这种策略使得 BargainingAgent能同时通过不同的消息策略发起对多
22、个不同服务提供商的 QoS谈判，这种谈判能让服务商感觉到空前的竞争压力并在某些关键的 QoS属性上作出让步，从而用户可以获取更好的服务质量。迭代的 bargaining策略被循环应用于最优执行路径发生约束违背质量维的关键节点直到 QoS约束违背删除。实验表明我们的方法能够模拟市场经济中服务供应商与服务消费者之间的真实行为，且时间复杂度仅仅依赖于用户自行设定的 bargaining时间期限，因此更合理和更具实践性。 5)扩展QSQL支持更加通用的服务发现和合成研究，提出了采用 wordnet以及异构本体语义相似度计算扩展 QSQL.的服务发现和合成方法。针对已有 QSQL服务发现或合成还存在的限
23、制，我们结合通用词汇库 wordnet的语义模型以及异构本体间语义相似度计算进一步扩展了 QSQL，扩展后的 QSQL服务发现与合成结果不但能基于多本体域模型的服务匹配进行，且能降低用户使用语义服务发现或合成的门槛，从而增加了服务发现或服务合成的易用性和通用性。 本文以网格工作流“SwinDeW-G”平台为基础，设计和实现了上述方法。综上所述，本文的工作针对目前服务合成技术中亟待解决的几个关键问题提出了解决方案，这对于推进服务合成技术的理论研究和实用化具有一定的理论价值和应用价值。近年来，随着“服务”成为开放网络环境下资源封装与抽象的核心概念，面向服务的计算 SOC(ServiceOrient
24、edComputing)得到了迅猛发展，并正成为分布式计算领域跨组织资源共享的新型计算模式。特别，能建立随需应变业务流程应用的 Web服务合成技术正成为 SOC的核心研究技术，并成为近年的研究热点。Web服务合成的关键研究问题跨越整个 Web服务研究的生命周期，包括 Web服务的描述、发布与发现、Web 服务的合成与验证、Web 服务及合成的 QoS管理、Web服务合成的执行与监控等。许多国内外研究机构围绕动态 Web服务合成技术展开研究工作，并取得了一些有价值的探索性成果。但是作为一项新兴的研究课题，Web 服务合成的质量与效率、合成方案建立的自动化程度、以及合成方案执行时有关多路径的选择优
25、化问题等都还没有很好解决。针对这些不足，我们在服务发现和自动合成的关键算法，以及基于 QoS建立优化合成执行路径等问题开展了研究，主要工作包括： 1)语义服务发布与发现方法研究，建立了基于预推理和图存储技术的快速服务查询列表 QSQL(QuickServiceQueryList)以支持语义服务高效发现的方法。传统的语义服务发现方法如基于 OWL-S/WSMO的方法大都采取在服务发现期间利用本体直接推理方式进行服务发现，这种方法通常因为耗时的本体推理而使得服务发现的效率低下。我们提出了一种基于本体预推理技术的 QSQL服务发布与发现方法。QSQL 是一种依据图存储理论特殊设计的快速服务查询列表，
26、当服务发布到 QSQL时，服务发现时的相关语义计算能被提前到发布阶段进行处理和存储，从而避免服务发现时大规模语义推理计算。实验表明，基于 OSQL的服务查询不但能得到快速响应，还能获取传统语义服务发现方法的质量结果。 2)基于 QSQL的自动服务合成研究，提出了一种基于 QSQL的高效服务合成规划算法。QSQL 不仅仅提供高效的单个服务发现以支持静态工作流或业务流程的创建，也能支持快速的自动服务合成。我们针对QSQL开发了一套高效的合成规划算法，该算法能针对用户需求自动从 QSQL查询相关服务，并对这些服务进行高效语义逻辑互联。不但如此，我们的算法也融合了 Petri网形式化建模特点，使生成的
27、合成方案能被映射成加权的形式化Petri网，这为进一步的合成正确性验证提供了条件。实验最后表明我们的QSQL合成方法不但自动化程度高，且在合成过程中同样避免了大规模语义推理而使得合成的效率大大提高。 3)基于合成方案执行路径优化选择研究，提出了基于反序渐进约束违背删除策略建立优化执行路径的方法。对于抽象合成方案包含的每一个 Web服务，其功能可以由多个不同服务质量(QoS)的服务提供商或服务执行实例提供，因此如何选择单个服务提供商或执行实例使其满足用户综合 QoS约束的情况下达到全局 QoS最优已经成为服务合成执行路径选择的关键研究问题。不幸的是，这样的问题是 NP完全问题。我们提出一种基于反
28、序渐进约束违背删除策略建立优化执行路径的方法。我们的方法避免从正面判断约束条件而不得不试探多条路径的做法，而是首先依靠本地最优化策略在没有考虑用户 QoS约束的情况下建立一条最优的服务合成执行路径，而后根据全局QoS计算模型和约束违背检查模型找出所有的质量约束违背，进而我们提出的反序渐进约束违背删除策略能递归作用于这些约束违背逐级进行路径节点重建和优化。我们的方法能大大降低建立优化执行路径的时间复杂性，且实验表明通过我们方法建立的执行路径是一条近优执行路径。 4)基于商业竞争环境的合成执行路径优化选择研究，提出一种基于迭代 bargaining策略的约束违背纠正方法解决 e-business合
29、成执行路径的选择优化问题。当前基于 QoS的服务合成方法绝大多数忽略了市场经济中相似功能服务提供商之间的隐性竞争因素，而我们充分利用了这一因素，并采取多 agent技术和经济平衡策略开发出了一种迭代的 bargaining策略。这种策略使得 BargainingAgent能同时通过不同的消息策略发起对多个不同服务提供商的 QoS谈判，这种谈判能让服务商感觉到空前的竞争压力并在某些关键的 QoS属性上作出让步，从而用户可以获取更好的服务质量。迭代的 bargaining策略被循环应用于最优执行路径发生约束违背质量维的关键节点直到 QoS约束违背删除。实验表明我们的方法能够模拟市场经济中服务供应商
30、与服务消费者之间的真实行为，且时间复杂度仅仅依赖于用户自行设定的 bargaining时间期限，因此更合理和更具实践性。 5)扩展QSQL支持更加通用的服务发现和合成研究，提出了采用 wordnet以及异构本体语义相似度计算扩展 QSQL.的服务发现和合成方法。针对已有 QSQL服务发现或合成还存在的限制，我们结合通用词汇库 wordnet的语义模型以及异构本体间语义相似度计算进一步扩展了 QSQL，扩展后的 QSQL服务发现与合成结果不但能基于多本体域模型的服务匹配进行，且能降低用户使用语义服务发现或合成的门槛，从而增加了服务发现或服务合成的易用性和通用性。 本文以网格工作流“SwinDeW
31、-G”平台为基础，设计和实现了上述方法。综上所述，本文的工作针对目前服务合成技术中亟待解决的几个关键问题提出了解决方案，这对于推进服务合成技术的理论研究和实用化具有一定的理论价值和应用价值。近年来，随着“服务”成为开放网络环境下资源封装与抽象的核心概念，面向服务的计算 SOC(ServiceOrientedComputing)得到了迅猛发展，并正成为分布式计算领域跨组织资源共享的新型计算模式。特别，能建立随需应变业务流程应用的 Web服务合成技术正成为 SOC的核心研究技术，并成为近年的研究热点。Web服务合成的关键研究问题跨越整个 Web服务研究的生命周期，包括 Web服务的描述、发布与发现
32、、Web 服务的合成与验证、Web 服务及合成的 QoS管理、Web服务合成的执行与监控等。许多国内外研究机构围绕动态 Web服务合成技术展开研究工作，并取得了一些有价值的探索性成果。但是作为一项新兴的研究课题，Web 服务合成的质量与效率、合成方案建立的自动化程度、以及合成方案执行时有关多路径的选择优化问题等都还没有很好解决。针对这些不足，我们在服务发现和自动合成的关键算法，以及基于 QoS建立优化合成执行路径等问题开展了研究，主要工作包括： 1)语义服务发布与发现方法研究，建立了基于预推理和图存储技术的快速服务查询列表 QSQL(QuickServiceQueryList)以支持语义服务高
33、效发现的方法。传统的语义服务发现方法如基于 OWL-S/WSMO的方法大都采取在服务发现期间利用本体直接推理方式进行服务发现，这种方法通常因为耗时的本体推理而使得服务发现的效率低下。我们提出了一种基于本体预推理技术的 QSQL服务发布与发现方法。QSQL 是一种依据图存储理论特殊设计的快速服务查询列表，当服务发布到 QSQL时，服务发现时的相关语义计算能被提前到发布阶段进行处理和存储，从而避免服务发现时大规模语义推理计算。实验表明，基于 OSQL的服务查询不但能得到快速响应，还能获取传统语义服务发现方法的质量结果。 2)基于 QSQL的自动服务合成研究，提出了一种基于 QSQL的高效服务合成规
34、划算法。QSQL 不仅仅提供高效的单个服务发现以支持静态工作流或业务流程的创建，也能支持快速的自动服务合成。我们针对QSQL开发了一套高效的合成规划算法，该算法能针对用户需求自动从 QSQL查询相关服务，并对这些服务进行高效语义逻辑互联。不但如此，我们的算法也融合了 Petri网形式化建模特点，使生成的合成方案能被映射成加权的形式化Petri网，这为进一步的合成正确性验证提供了条件。实验最后表明我们的QSQL合成方法不但自动化程度高，且在合成过程中同样避免了大规模语义推理而使得合成的效率大大提高。 3)基于合成方案执行路径优化选择研究，提出了基于反序渐进约束违背删除策略建立优化执行路径的方法。
35、对于抽象合成方案包含的每一个 Web服务，其功能可以由多个不同服务质量(QoS)的服务提供商或服务执行实例提供，因此如何选择单个服务提供商或执行实例使其满足用户综合 QoS约束的情况下达到全局 QoS最优已经成为服务合成执行路径选择的关键研究问题。不幸的是，这样的问题是 NP完全问题。我们提出一种基于反序渐进约束违背删除策略建立优化执行路径的方法。我们的方法避免从正面判断约束条件而不得不试探多条路径的做法，而是首先依靠本地最优化策略在没有考虑用户 QoS约束的情况下建立一条最优的服务合成执行路径，而后根据全局QoS计算模型和约束违背检查模型找出所有的质量约束违背，进而我们提出的反序渐进约束违背
36、删除策略能递归作用于这些约束违背逐级进行路径节点重建和优化。我们的方法能大大降低建立优化执行路径的时间复杂性，且实验表明通过我们方法建立的执行路径是一条近优执行路径。 4)基于商业竞争环境的合成执行路径优化选择研究，提出一种基于迭代 bargaining策略的约束违背纠正方法解决 e-business合成执行路径的选择优化问题。当前基于 QoS的服务合成方法绝大多数忽略了市场经济中相似功能服务提供商之间的隐性竞争因素，而我们充分利用了这一因素，并采取多 agent技术和经济平衡策略开发出了一种迭代的 bargaining策略。这种策略使得 BargainingAgent能同时通过不同的消息策略
37、发起对多个不同服务提供商的 QoS谈判，这种谈判能让服务商感觉到空前的竞争压力并在某些关键的 QoS属性上作出让步，从而用户可以获取更好的服务质量。迭代的 bargaining策略被循环应用于最优执行路径发生约束违背质量维的关键节点直到 QoS约束违背删除。实验表明我们的方法能够模拟市场经济中服务供应商与服务消费者之间的真实行为，且时间复杂度仅仅依赖于用户自行设定的 bargaining时间期限，因此更合理和更具实践性。 5)扩展QSQL支持更加通用的服务发现和合成研究，提出了采用 wordnet以及异构本体语义相似度计算扩展 QSQL.的服务发现和合成方法。针对已有 QSQL服务发现或合成还
38、存在的限制，我们结合通用词汇库 wordnet的语义模型以及异构本体间语义相似度计算进一步扩展了 QSQL，扩展后的 QSQL服务发现与合成结果不但能基于多本体域模型的服务匹配进行，且能降低用户使用语义服务发现或合成的门槛，从而增加了服务发现或服务合成的易用性和通用性。 本文以网格工作流“SwinDeW-G”平台为基础，设计和实现了上述方法。综上所述，本文的工作针对目前服务合成技术中亟待解决的几个关键问题提出了解决方案，这对于推进服务合成技术的理论研究和实用化具有一定的理论价值和应用价值。近年来，随着“服务”成为开放网络环境下资源封装与抽象的核心概念，面向服务的计算 SOC(ServiceOr
39、ientedComputing)得到了迅猛发展，并正成为分布式计算领域跨组织资源共享的新型计算模式。特别，能建立随需应变业务流程应用的 Web服务合成技术正成为 SOC的核心研究技术，并成为近年的研究热点。Web服务合成的关键研究问题跨越整个 Web服务研究的生命周期，包括 Web服务的描述、发布与发现、Web 服务的合成与验证、Web 服务及合成的 QoS管理、Web服务合成的执行与监控等。许多国内外研究机构围绕动态 Web服务合成技术展开研究工作，并取得了一些有价值的探索性成果。但是作为一项新兴的研究课题，Web 服务合成的质量与效率、合成方案建立的自动化程度、以及合成方案执行时有关多路径
40、的选择优化问题等都还没有很好解决。针对这些不足，我们在服务发现和自动合成的关键算法，以及基于 QoS建立优化合成执行路径等问题开展了研究，主要工作包括： 1)语义服务发布与发现方法研究，建立了基于预推理和图存储技术的快速服务查询列表 QSQL(QuickServiceQueryList)以支持语义服务高效发现的方法。传统的语义服务发现方法如基于 OWL-S/WSMO的方法大都采取在服务发现期间利用本体直接推理方式进行服务发现，这种方法通常因为耗时的本体推理而使得服务发现的效率低下。我们提出了一种基于本体预推理技术的 QSQL服务发布与发现方法。QSQL 是一种依据图存储理论特殊设计的快速服务查
41、询列表，当服务发布到 QSQL时，服务发现时的相关语义计算能被提前到发布阶段进行处理和存储，从而避免服务发现时大规模语义推理计算。实验表明，基于 OSQL的服务查询不但能得到快速响应，还能获取传统语义服务发现方法的质量结果。 2)基于 QSQL的自动服务合成研究，提出了一种基于 QSQL的高效服务合成规划算法。QSQL 不仅仅提供高效的单个服务发现以支持静态工作流或业务流程的创建，也能支持快速的自动服务合成。我们针对QSQL开发了一套高效的合成规划算法，该算法能针对用户需求自动从 QSQL查询相关服务，并对这些服务进行高效语义逻辑互联。不但如此，我们的算法也融合了 Petri网形式化建模特点，
42、使生成的合成方案能被映射成加权的形式化Petri网，这为进一步的合成正确性验证提供了条件。实验最后表明我们的QSQL合成方法不但自动化程度高，且在合成过程中同样避免了大规模语义推理而使得合成的效率大大提高。 3)基于合成方案执行路径优化选择研究，提出了基于反序渐进约束违背删除策略建立优化执行路径的方法。对于抽象合成方案包含的每一个 Web服务，其功能可以由多个不同服务质量(QoS)的服务提供商或服务执行实例提供，因此如何选择单个服务提供商或执行实例使其满足用户综合 QoS约束的情况下达到全局 QoS最优已经成为服务合成执行路径选择的关键研究问题。不幸的是，这样的问题是 NP完全问题。我们提出一
43、种基于反序渐进约束违背删除策略建立优化执行路径的方法。我们的方法避免从正面判断约束条件而不得不试探多条路径的做法，而是首先依靠本地最优化策略在没有考虑用户 QoS约束的情况下建立一条最优的服务合成执行路径，而后根据全局QoS计算模型和约束违背检查模型找出所有的质量约束违背，进而我们提出的反序渐进约束违背删除策略能递归作用于这些约束违背逐级进行路径节点重建和优化。我们的方法能大大降低建立优化执行路径的时间复杂性，且实验表明通过我们方法建立的执行路径是一条近优执行路径。 4)基于商业竞争环境的合成执行路径优化选择研究，提出一种基于迭代 bargaining策略的约束违背纠正方法解决 e-busin
44、ess合成执行路径的选择优化问题。当前基于 QoS的服务合成方法绝大多数忽略了市场经济中相似功能服务提供商之间的隐性竞争因素，而我们充分利用了这一因素，并采取多 agent技术和经济平衡策略开发出了一种迭代的 bargaining策略。这种策略使得 BargainingAgent能同时通过不同的消息策略发起对多个不同服务提供商的 QoS谈判，这种谈判能让服务商感觉到空前的竞争压力并在某些关键的 QoS属性上作出让步，从而用户可以获取更好的服务质量。迭代的 bargaining策略被循环应用于最优执行路径发生约束违背质量维的关键节点直到 QoS约束违背删除。实验表明我们的方法能够模拟市场经济中服
45、务供应商与服务消费者之间的真实行为，且时间复杂度仅仅依赖于用户自行设定的 bargaining时间期限，因此更合理和更具实践性。 5)扩展QSQL支持更加通用的服务发现和合成研究，提出了采用 wordnet以及异构本体语义相似度计算扩展 QSQL.的服务发现和合成方法。针对已有 QSQL服务发现或合成还存在的限制，我们结合通用词汇库 wordnet的语义模型以及异构本体间语义相似度计算进一步扩展了 QSQL，扩展后的 QSQL服务发现与合成结果不但能基于多本体域模型的服务匹配进行，且能降低用户使用语义服务发现或合成的门槛，从而增加了服务发现或服务合成的易用性和通用性。 本文以网格工作流“Swi
46、nDeW-G”平台为基础，设计和实现了上述方法。综上所述，本文的工作针对目前服务合成技术中亟待解决的几个关键问题提出了解决方案，这对于推进服务合成技术的理论研究和实用化具有一定的理论价值和应用价值。近年来，随着“服务”成为开放网络环境下资源封装与抽象的核心概念，面向服务的计算 SOC(ServiceOrientedComputing)得到了迅猛发展，并正成为分布式计算领域跨组织资源共享的新型计算模式。特别，能建立随需应变业务流程应用的 Web服务合成技术正成为 SOC的核心研究技术，并成为近年的研究热点。Web服务合成的关键研究问题跨越整个 Web服务研究的生命周期，包括 Web服务的描述、发
47、布与发现、Web 服务的合成与验证、Web 服务及合成的 QoS管理、Web服务合成的执行与监控等。许多国内外研究机构围绕动态 Web服务合成技术展开研究工作，并取得了一些有价值的探索性成果。但是作为一项新兴的研究课题，Web 服务合成的质量与效率、合成方案建立的自动化程度、以及合成方案执行时有关多路径的选择优化问题等都还没有很好解决。针对这些不足，我们在服务发现和自动合成的关键算法，以及基于 QoS建立优化合成执行路径等问题开展了研究，主要工作包括： 1)语义服务发布与发现方法研究，建立了基于预推理和图存储技术的快速服务查询列表 QSQL(QuickServiceQueryList)以支持语
48、义服务高效发现的方法。传统的语义服务发现方法如基于 OWL-S/WSMO的方法大都采取在服务发现期间利用本体直接推理方式进行服务发现，这种方法通常因为耗时的本体推理而使得服务发现的效率低下。我们提出了一种基于本体预推理技术的 QSQL服务发布与发现方法。QSQL 是一种依据图存储理论特殊设计的快速服务查询列表，当服务发布到 QSQL时，服务发现时的相关语义计算能被提前到发布阶段进行处理和存储，从而避免服务发现时大规模语义推理计算。实验表明，基于 OSQL的服务查询不但能得到快速响应，还能获取传统语义服务发现方法的质量结果。 2)基于 QSQL的自动服务合成研究，提出了一种基于 QSQL的高效服
49、务合成规划算法。QSQL 不仅仅提供高效的单个服务发现以支持静态工作流或业务流程的创建，也能支持快速的自动服务合成。我们针对QSQL开发了一套高效的合成规划算法，该算法能针对用户需求自动从 QSQL查询相关服务，并对这些服务进行高效语义逻辑互联。不但如此，我们的算法也融合了 Petri网形式化建模特点，使生成的合成方案能被映射成加权的形式化Petri网，这为进一步的合成正确性验证提供了条件。实验最后表明我们的QSQL合成方法不但自动化程度高，且在合成过程中同样避免了大规模语义推理而使得合成的效率大大提高。 3)基于合成方案执行路径优化选择研究，提出了基于反序渐进约束违背删除策略建立优化执行路径的方法。对于抽象合成方案包含的每一个 Web服务，其功能可以由多个不同服务质量(QoS)的服务提供商或服务执行实例提供，因此如何选择单个服务提供商或执行实例使其满足用户综合 QoS约束的情况下达到全局 QoS最优已经成为服务合成执行路径选择的关键研究问题。不幸的是，这样的问题是 NP完全问题。我们提出一种基于反序渐进约束违背删除策略建立优化执行路径的方法。我们的方法避免从正面判断约束条件而不得不试探多条路径的做法，而是首先依靠本地最优化策略在没有考虑用户 QoS约束的情况下建立一条最优的服务合成执行路径，而后
