（计算机应用技术专业论文）基于分类查询的语义web服务本体发现研究.pdf

基予分类查询的语义w e b 服务本体发现研究 摘凝 语义w e b 稆w e b 服务跫w 驿驿发展熬鼷个垂娄趋势，这嚣势技寒戆维合产生 了男一个新必的研究课题一语义w e b 服务。谮义w e b 服务怒指用语义w e b 标 记磷言来撼述服务的语义，并结仑本体的思想，使w e b 服务成为计算枧可以疆 解的服务本体，从瓶支持服务的自动发现、组合和执行等，为下一代的智能w e b 服务打下基础。本文研究的是基于分类焱询的落义w e b 服务本体发现技术，鼹 标蹙使发臻服务静效率及准确率得到提离。 本文对语义w e b 服务本体的分类、编码、系统亿、盎询及匹配进行了一定 的研究，主簧工作和成采包括以下几个方面： ( 1 ) 对语义w e b 服务本锋遴行分类磅究。 为提高服务本体的查询效率，对服努本体进行分类是必要的，这熙把服务 本藩分戈两裳遴行褥究：一类本钵是翼骞“类”特鬣| 冬奉俸，把这炎缀务奉 体按接层次关系再进行分类组织；另一类本体是特例，具有特例的本体可能 是一个类，巍可能就只蠢一个令髂，黠予藏老按方法遴孬分类组织，慰子爨 者按集合关系进行组织。 ( 2 对分类避葶亍缡秘靛设诗及特稠组织熬研究。 对领域本体的必进行数字编粥的介缓，提供了一个类与之对应的编码区间 送行淤射的方法。辩于其祷特铡特征豹个体，稍用一个随视函数来进行组织个 体与集合的映射关祭。同时对本体的编码进行了一定的扩充和宪善。 ( 3 ) 对语义w e b 服务本体进行多维赢询发现的研究。 针对嚣兹鼹终突骣蠖凝进行麓步搽索，裂建多维数攫访滔豹技寒，对r 辩 进行通当的改进，程服务本体分类编码的基础上，设计出一个语义w e b 服务本 体的动态搜索曩录树，以撼离查询的效率。最居耀v e + + 设计了一个篱肇的服务 本体森询的原型系统，通过具体的实例初步验证了搜索目录树在服务本体发现 中适废性和谢效性。 关键宇：语义w e b 服务本体服务本体分类服务本体查询 t h er e s e a r c ho ns e m a n t i cw e bs e r v i c eo n t o l o g yd i s c o v e r i n gb a s e d o nc l a s s i f i c a t o r yq u e r y i n g a b s t r a c t s e m a n t i cw e ba n dw e bs e r v i c ea r et h et w oi m p o r t a n tt r e n d sw h i c ha r ee m e r g i n gi nt h e w o r l dw l d ew e b ( w w w ) t h ec o n f l u e n c eo fw 曲s e r v i c e sa n dt h es e m a n t i cw e bg i v e s b i r t ht oa n o t h e rn e wt e c h n o l o g y - - s e m a n t i cw 曲s e r v i c e s t h es e m a n t i cw 曲m a r k u p 1 a n g u a g ec a l lb eu s e dt od e s c r i b et h es e m a n t i c so fw e bs e r v i c e sa n d ，c o m b i n go n t o l o g y t h i n k i n g ，m a k et h e mc o m p u t e r - - i n t e r p r e t a b l eo n t o l o g y , s oa st oe n a b l ep r o g r a m so ra g e n t s t od i s c o v e r , i n v o k ea n dc o m p o s ew e bs e r v i c e sa u t o m a t i c a l l ya n dt og r a n df o rn e x t g e n e r a t i o no fa g e n tw 曲s e r v i c e t h i sd i s s e r t a t i o nf o c u s e so ns e m a n t i cw e bs e r v i c e o n t o l o g yd i s c o v e r i n gb a s e i n g o nc l a s s i f i c a t o r yq u e r y i n ga n da i m st od e v e l o pt h es p e e da n d e f f i c i e n c yo fd i s c o v e r i n g t h i sd i s s e r t a t i o ns t u d i e st h eq u e r y i n ga n dc l a s s i f i c a t i o no fs e m a n t i cw e bs e r v i c e o n t o l o g y , i n c l u d i n gs e r v i c eo n t o l o g yc l a s s i f y i n g ，c o d i n g ，e x t e n d i n g ，q u e r y i n ga n dm a t c h i n g t h em a i n w o r ki n c l u d e st h r e eh e r e i n a f t e ra s p e c t s ： ( 1 ) s t u d y i n go nc l a s s i f i c a t i o no fs e m a n t i cw e b s e r v i c eo n t o l o g y i t sv e r yi m p o r t a n to fc l a s s i f y i n gs e r v i c eo n t o l o g yf o ri m p r o v i n ge f f i c i e n c yo fq u e r y o ns e r v i c eo n t o l o g y s e r v i c eh e r ei sb e e nd i v i d ei n t ot w op a r t s ：t h eo n ep a r ti st h ec l a s so f c h a r a c t e r so n t o l o g ya n dt h e s eo n t o l o g i e si so r g a n i z e db yt h el a y e ro fc l a s s ；t h eo t h e ri st h e o n t o l o g yo fe x c e p t i o n ，w h i c hi sa l s ed e r i d e di n t ot w op a n s ：t h eo n eh a st h ep r o p e r t yo f c l a s s ，i tc a nb eo r g a n i z e dt oac l a s s ，t h eo t h e rc a nb eo r g a n i z e db yr e l a t i o n so f s e t s ( 2 ) s t u d y i n go nd e s i g n i n gt h ec o d eo fc l a s s i f i c a t i o na n do r g a n i z i n ge x c e p t i o no n t o l o g y h e r eak i n do f c o d e i n gw i t hn u m b e ri sp r o d u c e do nt h ec l a s so f f i e l d so n t o l o g y , a n d p u t su pam e t h o do fm a p p i n gc l a s sa n dc o d e i n ga r e a i n d i v i d u a l sh a v i n gt h ec h a r a c t e ro f e x c e p t i o na r ec o p e db yar a n d o mf u n c t i o nt or e a l i z et h e r e l a t i o nb e t w e e nt h ei n d i v i d u a la n d t h es e t a n dac e r t a i nd e g r e eo fe x t e n s i o ni sb e e np r o d u c e dh e r eo nt h ec o d e i n go n t o l o g y ( 3 ) s t u d y i n go n t h em u l t i d i m e n s i o n a ld i s c o v e r ya n dq u e r y i n gs e m a n t i cw e bs e r v i c e s o n t o l o g y ad y n a m i cs e e k i n gt r e eo fd i r e c t o r yo fs e m a n t i cw e bs e r v i c eo n t o l o g yi sd e s i g n e d t oi m p r o v et h ee f f i c i e n c yo fs e e k i n gt h r o u g hp r i m a r yr e s e a r c h i n go nr e a l i t yo fi n t e m e t ， t h r o u g hu s i n gt h et e c h n i q u eo fm u l t i d i m e n s i o n a ld a t aa c c e s s i n g ，a n dt h r o u g hp r o p e r l y a m e l i o r a t e i n gt h et r e eo fr a n dt h r o u g hb a s e i n go f t h ec o d e i n go fc l a s s i f i c a t i o no ns e r v i c e o n t o l o g y as i m p l ep r o t o t y p es y s t e mo f s e r v i c eo n t o l o g yq u e r y i n gi sd e s i g n e dw i t hv c + + ， t h en s a b i l i t ya n dv a l i d i t yo fw h i c hi sp r o v e db yai n s t a n c ew h i c hc a np r o v i d ear e s u l ts e t s f o ru s e r s k e y w o r d s ： s e m a n t i cw e bs e r v i c e ，o n t o l o g y , s e r v i c eo n t o l o g yc l a s s i f i c a t o r y , s e r v i c e o n t o l o g yq u e r y i n g 强1 1 翔1 。2 熠1 3 阉1 。4 圈1 5 袭2 1 表2 ，2 圈2 1 表3 1 翻3 i 瀚3 2 熬3 。3 爨3 4 墅3 5 圈3 6 图3 7 图3 8 圈3 , 9 图3 1 0 图3 1 1 圈3 1 2 图4 1 圈4 2 凰4 3 图4 4 圈4 ，6 蹙4 + 7 图4 8 图4 9 黼表舀录 语义w e b 浆体系结构5 本体照务蠡冬瑗攫结梅7 赝选服务类及其属一睦铃形模型7 过程本体顶堪模型8 o w l s 与w s d l 闻的映射9 功能描述适接属性表。2 2 连接属性表2 2 w s m l 变缴关系2 4 o w l s 逻辑关系原语2 5 本体类编码的铡予2 7 静态分层编码2 7 动态分藩编码2 9 不弱键篷分隔黼数图像2 9 e 是c 、d 豹子类3 0 f 是e 的予类。3 0 g 是b 、f 的子类一3 1 类分层的数字编码3 l e 与f 具有相等关系的分裂3 2 e 和f 具有相等关系的分裂3 2 f 和g 具有相等关系的分裂3 3 对阐3 1 1 右树进行分层数字编码3 3 服务描述的数字编码3 7 一个网络环境中的媒体供应3 8 签名珏酝3 9 援格廷配4 0 结点分裂4 2 缀合部分匹配服务4 6 服务零体查询器厦；4 7 诱义w e b 服务本体查询结果集，4 7 独创性声明 本人声明所晕交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工佟及取褥的磺究成 聚。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包禽其他人已经发表 或撰写过的研冤成果，也不包含为获得 套魍王些太堂或其他教育机梅的学位或 证书丽使用道静材辩。与我一同t 佟熊同志对本研究新做的任何贡献均已在论文中作了 明确的说明并表示谢意。 学位论文佟嚣签名：、勘琳 签字瑟期；，每如咽 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者究全了解叠壁王挫塞堂有关傈鼹、使用学位论文的规定，有权保 留并向国家有荚部门戚棍构送交论文的复印伴和磁盘，允许论文被查阙和借阅。本人授 权量胆些厶鲎可以将学位论文的仝部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以来 瑁影印、缩印域招摇等复翻手莰缣存、汇编学钕论文。 ( 保密的学位论文在解密厝适用本授权书) 学位论文终卷签名： 签字隧嫂：，年6 嚣乞，垦 、 学位论文作者毕业后去向 ：作单位：安徽马鞍山广播电视大学 滤讯缝蛙：安徽马鞍由广撩电辊大学 萼j | i l i 签名： 签字霹絮：年，舞己嚣 电话：0 5 5 5 8 3 2 4 0 3 5 酃编：2 4 3 0 0 0 致谢 本论文工作是在王浩老师的精心指导下完成的。在课程班三年半的求学生 活中，王老师给予了我巨大的指导和帮助，不仅在学术上给予了我悉心的指导， 而且在生活上给予了我更多的关心，并为我创造了一个充满信任和宽松的研究 环境。王老师渊博的专业知识、严谨的治学态度、对新技术的敏锐把握及深邃 的学术洞察力使我走进了一座充满乐趣与挑战的知识殿堂，并为本论文研究奠 定了坚实的基础。在此论文完成之际，谨向王老师表示最衷心的感谢与敬意! 在进入合工大计算机学院课程班之前，对一个完全自学计算机专业从专科 到本科的我来说，走过一段艰辛而充实的难忘旅程，这期间二次实践环节都是 在工大计算机教师的教诲下完成的，特别是本科阶段许多老师在技术和业务上 的精湛给我留下了深刻的印象，这里特别感谢的是胡学钢老师，正是在他的悉 心教导下我才完成了本科阶段的论文，也正是在胡老师的熏陶和鼓励及他对未 柬追求的感染下我才又一次地走进了工大的大门，再次感受这一具有悠久的 浓厚的高校学术文化氛围，在此谨向胡老师表示衷心的感谢与敬意! 感谢课程班的所有老师，正是他们使我受到了计算机专业正规的高校教育， 弥补了由于自学带来的缺愦，这对一个从自学计算机专业走过来的人来说是多 么的保贵，在此谨向他们表示最衷心的感谢! 感谢计算机学院的王新生、束海明等等老师，正是他们在这四年的时间里 对我的谆谆教诲和无私帮助，才使我得以顺利完成学业。 感谢工大及校外许多为我们默默工作的不知名的老师或工作人员。 衷心感谢我校领导、同事、朋友及曾经在一起奋斗过的同志对我学习的勉 励和帮助，平时的交流和探讨，使我消除了许多疑惑，开阔了视野，发现了自 己的不足，也学到了许多新知识；衷心感谢我的各位学长，是他们的研究成果 使我开阔了视野，尽快进入了课题研究的领域，我的论文才得以顺利完成，他 们的帮助将使我终生难忘。 感谫 我的父母、岳父母及其它亲人，我的每次进步无不凝聚着他们殷切的 希望和默默的支持。 最后要特别感谢的是我的妻子陈爱英，自9 7 年我开始自学计算机专业至 今，已9 年半，在这9 年多的时间里是她承担了全部的家务及辅导、教育孩子 的重任，任劳任怨，是她的精神感染和鼓舞了我。如今她在完成自己教育硕士 论文的同时，依然担负着家庭运转的重担。在此我再一次表示深深感谢! 倪政林 2 0 0 6 年5 月 第一章每| 言 1 1 研究背景 趣连接披术的发明产生了w o r l dw i d ew e b ( w w w ) ，丽w w w 的普及改变 了人类信息交流的方式，进而深刻影响了人类社会的方方面面。网络生活不仅 成为一种时尚，而且必将成为种基本的社会生活方式。国际互联网络环境为 入类的生产、生活、消费、娱乐提供了一个史无前例超级大市场。不仅为人们 提供了丰富的信息、知识和广阔的娱乐空间，而姐在商业领域也日短活跃和重 要，筏为信惠时代静重要标志。据统计截止2 0 0 2 年初，在万维网上大约育3 0 亿个文挡，全球约有3 亿焉户存取轻谤闯这些文稻，并盥这些文裆的数量仍在 迅速增加f l 】。匿对懿越港瀚静信怠海洋，转统的w w w 技术存在着系翔难以 应付的超题： ( 1 ) w e b 不具语义，套谗只越虫人工赡选，有用信惠的获取遽度受到严 重影响。出于没有采用语义标记技术，对极器藤富，它们只糍根据字符或字符 串来进行匹配，所以显示查找的嚏签，有时离主鼷很远。 ( 2 ) 信息的查全率、查准率得不到保证。由于信息不具语义，对隐含或传 递关系的信息在搜索时就会遗漏。 ( 3 ) 交互困难。交互的内容没有语义标记，机器无法识别，砸只能靠人工 匹配，交互的效率很低。 ( 4 ) 分布式信息处璃实现困难。由于分布式信息间一方面存在着许多差舜， 勇一方面簸理不同逮医倍怠的服务诲相互不认识。 ( 5 网络中存在着许多信怠孤鹞。网络辛信意是相互独立分布的，之间没 毒必然的联系，在许多漕况下若没蠢超连接，往往就藏为孤岛。 ( 6 ) 壤息接竣平台 疚赖性强等簿。出予不冠平台阂存在麓差异，基于不两 平囊上的馈息烙式也不大掘网，这为跨平台故傣息交流设霪了障褥。 这个还处在职阳时期昀_ 陂用领域，出于其镶息螅域长速度过炔，且嶷莠不 齐( 源于其丌放性) ，为进一步的发展、运萼亍、跨乎台使用及效率设受了障鼹。 早在2 0 0 0 年，万维网创始人t i m b e r n e r s l e e 就以前瞻性的眼光搀出了构建下 一代万维网的疆要性和可能性，并给出了相应的七层参考模型一一语义w e b ； 2 0 0 2 年w 3 c 组织提出语义w e b 服务参考框架和相应的描述语言( d a m l s ) ； 2 0 0 4 年由新垣福大学的m c l r a i t h 博士提出一种智能w e b 服务( 基于d a m l s ) ， 鄙幽自动滕务翔智能服务的发展。针对这一系歹玎的问题，为了保诫w w w 的可 持绥发震，学术界和工蛰莽王l 在积穰研发下代w 曲语义w e b ( 或a g e n t w e b 等) 及慕运行程关豹谮义w e b 服务技术。为了发挥语义w e b 服务的在询效率， 本文就谖义w e b 服务本体的分类及其樱关黪数字编褥等方舔遴行了一定的研究。 下艇分别就语义w e b 、避义w e b 服务、语义w e b 服务结梅等概念撵进 多躲鹚逑。 1 + l 。l 潺义w e b 逶义w e b 浆概念出t i mb e m e r s l e e 予1 9 9 8 年嚣次撼爨，溪义w e b 研究 静翳标燕扩震警蘸瓣w e b ，娥予w e b 审豹髋鸯僚惑娃定义良好黪语义，诖诗算 机隧够理解和处理，从搿使a 和计舅枧闻藏更好地协作，充分发擢w w w 农信 爨储存弱袋瑗中瓣潜力。 语义w e b 研究的藿煮蹩翔谢绝信慈液示为计辩机能够毽髂和处耀酌形斌， 帮鬻骞语义靛澎式。b e r n e r s - l e e 在x m l 2 0 0 0 莺际会议上掇蹬了竞熬艴语义w e b 辩鼷浚缭捻，船瀚i 语义w e b 靛体系结搦耩示。它塞簧基于x m l 帮r d f ， 荠在魏之上疆供本镩秘逶耩捺矮麓粼，疆宠藏蕊予谬义黥絮谈表示耪稚臻，馥 两为诗算辘辑耀熬窝簸璎。 r u l e s t r u s t l l 堂 p r o o f 鬟 蓼 呈 彳 孽 l o g i c s e l f - 嘻 d e o n t o l o g yv o c a b u l a r y量 d o c r d f t d fs c h e m a 毒 n r x m l + n s + x m ls c h e m a u n t c o d eu r l 圈1 1 谮义w e b 的体系结构 筵一爨燕u n i c o d e 袭u r i ，它稍楚整个语义w e b 静渣滚表录纂越。繁二艨 是x m l + n s ( n a m e s p a c e ) + x m l s c h e m a ，用于从语法上表示数据的内容和结构， 暹避使麓挺准的格式谖言，将互联瓣上资滚鹈售惠鹣表通形式、数据缝褐窝连 容分离。第三鼷是r d f + r d f s c h e m a ，其提供的语义模勰用于描述w e b 上的资 源及其类型，为霹上瓷源搂述提供了一秘暹题表示攥架，实褒数据集残熬元鼗 据解决方案。第四鼷为o n t o l o g y 词汇层，用米定义熬享的知识，从而对器种资 源之间的语义关系避弦描述，强示资源本赛以及瓷源之闷燹走复杂和事富的语 义信怠。第五艨是逻辑层( l o g i c ) ，主要掇供公理和维理蕊剃，为智能菔务提供 基础。 荬衾静蓠矮是涯籀层( p r o o f ) 帮稼经鬃( t r u s t ) ，它 j 渡鬟予撬 荽认诞稍倍经 机制，使用户代理a g e n t 在网络上实现个性化服务和彼此阈交甄合作舆有可靠 性黧安全缝。 11 2 谮义w e b 服务 语义w e b 服务概念：语义w e b 服务是w e b 服务和语义w e b 技术的融合， 是下一代w e b 鼹务戆主髂，宅镬褥电子缀务活动及萁窀懿亵救活动交褥更麴知 识化和智能化i jj 。 对语义w e b 服务意义理解鼹把握默下嚣杰： ( 1 ) 语义w e b 服务嫩语义w e b 和服务的融台或谱义和w e b 服务的接合f 3 】， 今天这一概念上蛉区别界线业已模糊，爨多的是把语义w e b 技术和w e b 服务 技术融合，形成语义w e b 服务技术。自2 0 0 2 年中期，源于对语义w e b 服务标 准研制的热情，一牲针对语义w e b 服务的研究协会相继成立，在美国和欧洲遮 一戆势更为活跃。我国也紧跟这方面的研究，在互联潮上有些关于这方面专 门论坛和“联盟”pj ，许多高校和科研机构也相继投入力量进行研究。 2 ) 瀑义w e b 鼹务按寒是蒸于薪兴静语义箍述、本俸穰念、亵剃、知谈、 推理、网络通信与文档解析、控件思想、网格计算等技术基础上的一种应用。 在2 0 0 2 年，w 3 c 缀织绘爨一令添义w e b 缀务掬或静撵柒式摹寨，瘸黻推动遮 一项研究工作。当初人们荚注这一项研究工作的目的是开发出一个能囱动执行 的w e b 照努。但隧麓礤突瓣嚣震零深入，学本赛豹晷搬受远，基恕对鑫魂撬杼 的研究转向镨能执行的研究。这怒因为在构建语义w e b 服务的过程中，已经使 用了本体及寅关人工智能的技术，这裁缀平稳地过渡到键能w e b 照务躲磅究申 束。 1 1 3 语义w e b 服务本体缡构 在2 0 0 2 年由w 3 c 组织提出语义w e b 服务本体的撵架结构【4 】【5 1 如图1 , 2 所 示( 本体服务的顶朦结构) ，建议食服务本体资源分为三部分：服务轮廓；服 务萋勰；藏务模羹。 圈1 2本体服务的顶层纳构 ( 1 ) 鼹务轮黪。在这一部分中主要对鼹务鳇功能送行接述葶露穷缮，戳囊在 查询服务时提供参考，其所选服务类及其属性外形模型如图1 3 所示。 国1 3新造赧努类及其属性外形横型 ( 2 ) 服务过程。这一部分功能主要完成v e b 服务过程组建，服务的过 蓉：萋惑屠寥：董愁绉 零：彭搿 竺) t 茹y 彩。 l e 蚕 l ”o f 图1 4 过程本体项层模型 7 程主要包括；原予过程、简单过程、合成过程三种，模型结构如图1 4 过程本 髂璎爱模囊瑟示。辍予过程为一蹙激莲零黥过程，籁攀过程瓷哥潋独立挟嚣， 合成过程通过一磐联按词来把原子潋程域简单过程进行联接组成一个复杂的过 程。 ( 3 ) 服务基础。遮一部分主要怒涉及劐服务实现的一赠细节问题，如协议 穗游息的格崴确定簿；与w s d l 含像完艘服务发瑷的一些基础工作。兵体翅强 1 5 中0 w l s 与w s d l 瀚的映射所示。 ，o o w l s；- - f + 鼍 一卜一一一一# 一一0 l童篁 l k 卜, o p e r a 、t i o n z ： i b i n d i n g 协峨般阮m j 一一一r 一薪、一一一， 翻1 50 w l s 与w s d l 问的映射 1 ，2 谮义w e b 服势发现韵蓑键技术及褶关韵研究 l ，2 。1 语义w e b 嚣务发瑗瓣关键技术 语义w e b 服务发现的关键技术主簧包括： ( 1 ) 语义w e b 撂退语言 w e b 服务的语义倍息要通过合邋的谱富来标记，标记语言的语义在表达能 力、形式、易用性和形式化簿方面将囊接影晌到w e b 服务发现鲮凇礁性鄹高效 褴，瓣褥语义w e b 辙务发现技术与语爻w e b 标记诺言发袋紧密相关。 ( 2 ) 语义w 曲服务描述模型 在服务镑辩模羹串，黢务封装了一定嫂务逻辑豹、完成一定葫憩鹃娥疆荤 元。为了使备个服务能够协作、交换信息来宠成共同的任务，需要采用标准的 方式寒攒述爨务蕊备释蕊惠。鑫转鞭务翥鼗鹣嚣信惑毫撬： 语义信息：主露是该服务功能的语义描述。便于计算机理解、利用和处 理的、为系统中不问软件蜜体间的理解和交互撮供语义支持等信息。 缝能痿患：主要撵述骚务黪痿董等菲琏黥翡牲熬撵标。躲宠盛黢务掰嚣 要的持续时间、使用服务的费用、服务的级别及安全等信息。 甥理僖息；主要撼述服务黪关联驰其 搴程渗的u r l 缝缝绩惠，黢务对终 提供的函数接口信息以及输入和输出的参数的格式、个数、顺_ | 葶等信息。 ( 3 ) 服务匹配机制和服务发现 利用拚间模型建模时的定义和流程实例运行时的动态资源绑定褶分离的 机制，克服传统工作流技术中工作流任务与企业信息和计算资源绑定过死的阀 题，g i 入动态查我秘绑定枫翩，并且要帮俸纯资源管理部件密切配含，实现 资源动态绑定以及绑定关系的动态调整的问题，真正有效地支持服务的发现及 动态缀台与诲弱。在动惫驻务查我和遥配过程中，将嘏据活动酌功能倍息和约 束信息检索淀册的w e b 服务集合，以绑定满足活动需求的具体服务。 下嚣对上述三方嚣戆稳关研突骰一令篱摹的综述。 i 2 2 语义w e b 标记语言 在语义w e b 瓣发震避程孛，除了w 3 c 豹港义w e b 残爨之终，畿巽套蟪 的各个研究机构和科研人员都在密切关注着它的发展，从理论到实践、从标准 到规范，都在傲着不懈的努力。其中，语义w e b 撼记语言熬磁究楚其核心内容。 s h o e ( s i m p l eh t m lo n t o l o g ye x t e n s i o n ) 是美国m a r y l a n d 大学j a m e s h e n d l e r 教授( 也是餍来的d a m l 项目和w 3 c 谗义w e b 项目的负责人之) 和谴酌学生们，从1 9 9 5 年开始研究和开发酌第一个实际意义上豹基于o n t o l o g y 的语义w e b 标记语亩和原趔系统，从网页的语义标记语嚣到语义嘲页的爬行机 器入褥到基予语义豹援索琴| 擎，都有一个完整的震承。s h o e 静语法基予 h t m l ，语义基于h o r n 逻辑。 戆罾k a r l s r u h e 大学a i f b 疆究努瓣o n t o b r o k e r 跫基予h t m l 语法稳 f r a m e 1 0 9 i c 的语义w e b 语宙。它在很多方腼与s h o e 有相似之处，整个系统包 括o n t o l o g y 豹定义谣言、爨夏懿拣记语富、鼹终艇学者、雄理撬秘蹇璃接日。 欧共体的o n t o k n o w l e d g e 项目资助开发的o i l ( o n t o l o g yi n t e r c h a n g e l a n g u a g e 或o n t o l o g yi n f e r e n c el a y e r ) 也是一耱在w e b 上描述o n t o l o g y 的溪言。 主要的合作者有：英国的m a n c h e s t e r 大学，荷兰a m s t e r d a m 的v r i j e 大学，美 国s t a n f o r d 大学，德国k a r l s r u h e 大学，荷兰a i d m i n i s t r a t o rn e d e r l a n d ，荧国贝 尔实验室，m i t 大学等。o i l 通过扩展r d f s 标准来克服r d f s 的限制，是在 r d f s 层之上增加定义的一屡，基于描述避辑( d e s c r i p t i o nl o g i c ) 以提供形式化 的语义帮推理功雏。 美国d a r p a 资助的d a m l ( d a p p aa g e n tm a k a r u pl a n g u a g e ) 项目于 2 0 0 0 年g 嚣菠式窟动，主要研究滔渤有：稍定该稼记语富翁筑范；研究籀开发 知识标记的工具；构造能理解d a m l 的多a g n e t 系统等等。早期的d a m l 语言 规范版本称为d a m l o n t ( 2 0 0 0 年1 0 月版) 。后来为了结合己有的工作，吸收 s h o e 、o i l 等其它一些标记方法最好的特性而定义一个统一的w e bo n t o l o g y 语言框架，2 0 0 0 年1 0 月，d a r p a 和欧共体i s t 联合组成了u s e u a g e n t m a r k u p l a n g u a g e 特别委员会，包括了x m l ，r d f ，o i l ，s h o e 等相关项目的核心人员。 参与d a m l 研究的有s t a n f o r d ，m a n c h e s t e r ，k a r l s r u h e ，m it ，c m u ，y a l e ，b b n 等 1 6 家科研机构和公司，还包括很多w 3 c 的成员，t i mb e r n e r s l e e 自己也参与 了该项目。由于d a m l 更多地和o i l 保持了一致性，因此后来的版本称为 d a m l + o i l ( 2 0 0 0 年1 2 月版和2 0 0 1 年3 月版) 。 为了推出w e bo n o t l o g y 语言的标准，w 3 co w l ( w e bo n t o l o g yl a n g u a g e ) 工作组在d a m l + o i l 的基础上进行了一定的改进，于2 0 0 3 年7 月，w 3 c 公布 了o w l 语言的最初工作草案。2 0 0 4 年2 月l o 日，o w l 正式成为w 3 c 推荐的 标准 d a m l + 0 1 l 和o w l 都是建立在r d f 和r d f s 之上，基于描述逻辑以提 供形式化的语义和推理功能，从而为语义w e b 提供了o n t o l o g y 层。o n t o l o g y 层的研究已经比较成熟，但其之上的逻辑规则层还没有出现成熟的诺言。因此， 目前的语义w e b 语言能表达的语义仅限于描述逻辑，而不能表达一般形式的规 则。 i 2 3 语义w e b 服务描述模型 d a m l 框架下的d a m l s ( d a m l s e r v i c e ) 是国际上语义w e b 服务描述模 型方面的主要研究成果，它是b b nt e c h n o l o g i e s ，n o k i a ，s r ii n t e r n a t i o n a l ，c m u ， s t a n f o r d ，y a l e 等联合定义的一种描述w e b 服务的标记模型，为提供机器可解释 的、精确的、关于w e b 服务属性和能力的描述而提供了系列标记符。它是基 于d a m l 语言为描述w e b 服务而定义的一个本体，主要通过s e r v i e e p r o f i l e ， s e r v i c e m o d e l 和s e r v i c e g r o u d i n g 三个类来描述服务做什么、服务如何做、服务 如何访问等三方面的语义，从而允许服务的自动发现、执行、组合和运行的监 视。 随着o w l 成为w 3 c 推荐的w e bo n t o l o g y 语言标准，d a m l s 也演化 为相应的o w l s ，2 0 0 3 年1 2 月发布较为成熟的1 0 版o w l s 。o w l s 是用 o w l 语言写的本体，因此它具有定义良好的语义，可以根据对象和它们之间的 复杂关系来定义w e b 服务的词汇表，并可以包含x m l 的数据类型信息。o w l s 和当前的w e b 服务标准u d d i ，w s d l 等结合可以较好地支持未来的语义w e b 服务。 1 2 4 服务匹配机制和服务发现 在相关的研究项目中，国外具有代表性的工作有”1 ： h p 实验室e f l o w ，e f l o w 以工作流技术为基础，通过工作流模型来描述 服务间匹配组合，由工作流引擎对其解释执行，绑定具体服务来实现服务间匹 l o 配组合。它属于静态组合，幼态绑定服务。 u cb e r k e l e y 匏n i n j a 剽铡爨于服务匹配缀合在分毒异掬熬普逶计算琢 境下的容错性、可扩展性和自动化，其主臻目标怒使得具有不同资源和网络访 闽能力的客户端可以获取相阕的踺终服务，露时戆够壤嬲络上懿麓单服务组装 成任意复杂的服务。 澳大利贬n e w s o u t h w a l e s 大学的s e l f s e r v 系统馒用状态图表示服务的 匹配爨合，并采用了p 2 p 的服务运行模型，弱用服务衽区提供对具有菜种抽象 功能接口的服务实例的封皱，服务涟册社麟时需要提供函数映射到实际服务的 函数，在实际运行对，衽嚣将选择葜中静菜个成爨服务遴行，其体的选取规剜 可阱通过拍卖、排序等方式束进行。 璃信怠部下属兹入工替戆研究掰提壅分蔟匿懿裙映射囊诲簸务静方 法，其原理是按本体间的层次关系进行逻辑划分，并通过一定的方法对备层本 奉进行编羁，逶：遘莲鬻服务避簿骧褥套邂，然螽菇对查 篱鼹结粜遗毒亍获辩残实 际的服务。 露建在这方露鲍姆究也开展了诲多工锋，代表性的王俸主要有： 中科院在w e b 服务的动态组合方面的进行了一定的研究，对w e b 规则标 记语言进行了一定的扩充，就服务驰动态匹配和缎会、服务魄协疑工作及匹配 过程中的时效和可靠骸保障等问题进行了一定的探索；另外在基于进化分布式 本体的语义w e b 服务动态发现方面进行了蠼论上的深入研究，在语义w e b 服务 中，确认分布式本钵变动、维护其一致往并实现基于迸化拍分布残本体的w e b 服务语义查询，使用s h o q ( d ) 的分布式描述逻辑扩展( d d l ) 描述相互关联的 雾稳分布式零体，疆壅了舌| | 己先分毒式知识瘁( p d k ) 的穰念，探讨了p d k 方法的 一些重要属性，p d k 用来描述分布式本体的进化和更新，它适用于语义w e b 服 务巧壤；曩露在多主体系统中黪动态骚务嚣琵盘鸯一定豹磷究。 国防科大在w e b 服务描述语言q w s d l 和服务匹酉己模型方面进行了研 究。设诗了一静基予鼹务壤萋黪轻壁级熬q w s d l 语富( i c ed e s c r i p t i o n l a n g u a g e ) ，众方位描述w e b 服务的功能、行为约束以及服务质麓，提出“三 屡次，_ 聂类型”的匹配模型，；l 进樱似函数来度量松弛匹聚的服务据似程度。 其它。如浙大在綦于本体论和词汇语义相似威的w e b 服务发现方莉进行 了一定的研究，提出了基于本体论和词汇谶义相似度的w e b 服务发现方法， 并给出相位度的计算方法。合工大程服务酌匹配算法和语义相似艘度量等方面 进行了一定的研究，提出了服务的三级匹配冀法及语义度摄的多赣循环的映射 方法等镰。 3 本文的组织 本文通过对w e b 服务本体的属性进行研究，对县有类特征的本体，能依据 服务本体闯存在蛇层次关系寒对本体避行分类，并依据一定蛉方法寒对这类本 体j 艘行自动编码，以提高麒搜索的效率；对具有特例或个体特征的本体，依据 丞数关系进行囊动缱织，并对分炎绽玛遴行了一定斡扩充；巅惩分类镶码懿灏 问建立本体搜索目录树，并给出锫种可能的查询匹配的模式，最后通过一个实 验采验证这秘查询媳效率。本文其体组级如下： 第1 牵引言介绍了基于语义w e b 的服务发现研究背景；分析了该问题涉及 的主要关键技术并综述相荚研究魄现状；最后掇出硬究曼标，波明本文组织馕 况。 第2 章介绍语义w e b 服务相关的支撑技术。主要包括：语义w e b 标记语言； 本钵标记语言及本体推瑾瘸猁语富；语义w e b 与w e b 服务相结合的建模语言及 服努本体的结构组成及功能。 第3 耄分缓传统服务零俸静分类及缡羁静方法，分辑了箕存在豹缺陷并掇 出具体的改进方案并对分炎进行了一定程度的扩充和完普。 筵4 章奔绥鼹努本落黪匹配及蠢诲按本。袋攥珏配瓣程度黠奎诲禚酝遴行 分类，建立服务本体的查询目录树，并依据匹配的容忍度给出服务的发现通知。 通过一个愿挺系绞实验验谖查询联录耪在鼹务零体发现中夔效攀，著砖实验遴 行一定的分析。 第5 章结束语，总结全文，势展望下步懿工作。 第二章语义w e b 服务相关支撑技术 谬义w e b 服务涉及语义w e b 标记语言x m l 、资源獾述框架( r d f r d f s ) 、 本体技术、语义w e b 服务建模语言等与语义w e b 服务有关的语言规范，本文对 诧俸一麓萃俞缓。 2 1 x m l 语言 x m l 可扩展标记语言( e x t e n s i b l em a r k u pl a n g u a g e ) ，它是标准通用标 记语蠢( s t a n d a r dg e n e r icm a r k u pl a n g u a g e ，s g m l ) 的一个子繁。其舅的在于 使得在w e b 上能戳现有超文本标记语言( h y p e r t e x tm a r k u pl a n g u a g e ，h t m l ) 的使用方式提供、接收和处理通用的s g m l 成为可能。x m l 的设计既考虑了实现 的方便往，同时氇颈及了与s g m l 帮h t m l 豹互搡子警往。x m l 播述了一类称为x m l 文件的数据对象，同时也部分地描述了处理这些数据对象的计算机程序的动作。 x m l 文 孛是囊称为“实俸”靛存罐肇元缀成，实髂可骚镪含己橱数据或来辑数 据。已析数据由字符组成，熟中一搬字符组成字符数据，另一些字符组成标记。 瓠淀中包含了对文馋存建格戏( s t o r a g el a y o u t ) 秘逻罄绣擒懿掇透。x m l 提供 了一种机制用于约束存储格式和逻辑结构。x m l 处理器的软件模块用于读取x m l 文传，存取其中豹内容和结稼。 2 2 r d f 和r d f s 资源摇遮框架( r e s o u r c ed e s c r i p t i o nf r a m e w o r k ，r d f ) 是由w 3 c 撼蹬的一 套可描述知识概念和实例的舰范标准 8 1 。在r d f 技术的糖础上，w 3 c 又提出 了资源獾述鬟絮定义集( r e s o u r c ed e s c r i p t i o nf r a m e w o r ks c h e m a ，r d f s ) 舛。为 满足描述信息的需要，r d f