（计算机软件与理论专业论文）个性化流程用户需求的获取与形式化研究.pdf

山东大学硕士学位论文 摘要 计算机和网络技术的迅速发展正逐渐改变人们的工作和生活方式，网络应用已 经渗入到了人们日常生活的每个角落。网络的便利吸引了形形色色，各种层次， 各种水平，各种需求的人来在网络上进行日常生活和工作。那么网络上运行得应用 程序如何获取用户的个性化需求就面临着巨大的挑战。不同的用户群体，不用的用 户层次，甚至是同一用户的不同次登陆使用，都会有不同的需求。网络应用如何根 据用户的喜好提供用户看来更具有吸引力的交互就变得越来越重要了。在功能满足 要求的同时，用户会更倾向于那些提供了更好的交互界面，更智能的交互过程的网 络应用。这就要求网络应用系统自够足够灵活的获取不同用户，用户不同次登陆时 的个性化需求信息，从而提供更符合用户口味的服务功能。获取用户的个性化需求， 根据个性化需求提供个性化服务是当前的网络应用面临的巨大挑战。谁能够在这个 阔题上提供更好的解决方案，谁就能更容易得占据竞争中的优势地位。对于用户的 个性化需求的挖掘和分析在人机交互和数据挖掘领域有一定的研究，但是获取用户 的个性化需求问题在流程流域研究比较少。为了解决用户个性化需求的获取问题， 我们做了深入研究，提供了一个更优的解决方案。同时为了方便根据用户的个性化 需求进行处理，我们还研究了对获取的用户需求的形式化处理问题。我们提出的这 个用户个性化需求的处理模型称为m g f p u ( m o d e lf o rg a 血e r i n ga n df o m a l i z i n g p e r s o n a l i z e du g e r sr e q 诅r e m 即t s ) 。 m g f p l 可以根据用户的个性化信息自动生成界面，并根据用户的需求对用户个 性化信息进行形式化，产生出系统可以识别的x 儿格式的需求文件，以供大多数网 络应用系统使用。该模型可以根据用户的个性化信息提供足够友好的，足够智能的 交互界面和交互过程给用户，从而使应用了_ g f p u 模型的系统更具有吸引力， m g f p u 模型已经进行了验证，并已经在i p v i t a ( 虚拟旅游平台) 中进行了试用。 应用了本模型的i p v i t a 的交互模块可以自动生成界面，并对获取的用户的个性化需 求进行形式化，形成一个规范的皿。格式的规范文件，以使后续的处理识别并进 行处理。但是，本部分的研究中还存在诲多问题需要继续深入。 本文的主要意义和贡献是： ( 1 )提出了一个用户个性化需求获取与形式化的元模型的体系结构。因此本 山东大学硕士学位论文 文的研究围绕该模型的原理和实现展开，对其中的各个模块的实现技术和关键算 法进行了论述。算法满足了交互工具的友好性和智能性的要求。该交互工具用于 同用户进行交互，获取用户需求，同时自动的对获取的个性化的用户需求进行规 范、分析，以便后续的处理。 ( 2 ) m g f p u 具有较高的商业推广应用价值。应用了m g f p u 模型的网络应用 系统会更加得具有吸引力，而且也便于网络的更大范围的推广。本文研究的m g f p u 适用于很多面向不确定的用户的服务领域。所以该项目的研究具有较高的商业价 值。 关键词：个性化用户需求；交互界面；自动生成 i i 山东大学硕士学位论文 a b s t r a c t m l er a p i dd e v e l o p m e n to fc o m p u t e rt e c h n o l 。g ya 1 1 dt 1 1 e1 1 1 t e m 战i sg r a d u a l l y c h 舶g i n gt 1 1 ew a vp e o p l ew o r k a i l dl i v e ，a i l dn e t 、v o r ka p p l i c 撕0 n sh a v ei 1 1 f i l 订a t e de v e r y c o m e ro fp e 叩l e sd a i l v1 i f en 咖d r kf a c i l m e sa n r a c tp e o p l eo fa 1 1b n d s ，a t 缸l1 e v e l st o c a n yo u tt h e i rd a i l vl 】v e sa 1 1 dw o r ko nm en e t w o r kh o w t og e tu s e r s i n d i v i d u a ld e m a n d s 州l lb eag r e a tc h a i l e n g et oa p p l i c a n o n so n 血en e t 、v o r kt 0n e 觚o r ka p p l i c a n o n s ，h o wt o t a k eo nr n o r e 舯枷v eu s e ri m e r a c d o na c c o r d i n gt o 血eu s e r sp r e f 盯e i l c e ，b e c o m e s i i l c r e 弱i n g i yi m p o n 锄t u s e r sw b em o r em d i n e dt oa p p l l c a n o n s 谢m 吐1 es a m e f h n c t i o n ，w h l c hc a np r o v i d eab e f 蛀ti n t e r f k eo rm o r ei m e l i i g e n ti n t e r a c 丘v ep r o c e s s ，t h i s r e q u l r e sn e 似o r ka p p l i c a n o n sf l e x l b l ee n o u 曲t ob ea b l et oa c c e s sn 咖v o r k 叩p l i c 撕o n s u s e r s1 1 1 d i v l d u a lr e q l l i r e m a l t sb e c a u s ed i 位r e n tu s e r s ，e v 廿1 es a m eu s e r sd i 彘r e n t l a n d i n g ，谢1 1d e m a n dd i f f 鲁r t t a s t e a c c e s st o 也ei 1 1 d i v i “a ln e e d s 。fu s e r s ，a c c o r d i i 培t o i n d i v i d u a ln e e d st op r o v i d ep e r s o n a l i z e ds e r v l c el s 血ee n o 丌1 u sc h a l l e n g e s ，w 1 1 i c ha r e 吐1 ec u r r e n tn e 协0 r ka p p l i c 撕o n sf 犯i n gt o w h oc a l lp r o v i d eab 曲rs o l 砸o no nt h i sl s s u e ， 、v h ow i l lb ea b l et oc o m p e t em o r ee a s i l ymo c c u p y i n g 甘1 ed o r n l n a n tp o s l n o nt h e r e s e a r c l lo fg e t t i n gm d i v l d u a lr e q u i r e m e l l t so fu s e 瑚m 吐l e 血n i n ga i l da n a l y s l so fd a t a 卸di nm ea r e ao fh u m a l l 一c o n l p m e ri m e r a c t i o nt oac e n a 主n 嘲髓t ，b u ta c c e s st om e i 1 1 d i v i d u a ln e e d so fu s e r si nm ef l o ws t u d yi sr e l a n v e l vs m a l l 1 oa d d r e s st h ei s s u eo f a c c e s st ot 1 1 eu s e r si n d i v i d u a i i z e dn e e d s ；w eh a v ed o n ea nm d e p 血s t u d ya n dp r o v i d ea b e 恤玎s o l 曲o n i i lo r d e rt of a c i l “a t et h ep r o c e s s m ga c c o r d i n gt om eu s e r s1 n d l v i d u a l n e e d s w eh a v ea l s os m d i e dm en e e d so fu s e r st oh a v ea c c e s st ot b ef o m l a ld e a l 、i 吐1m e p r o b l e mt h ep r o p o s e dm o d e lf o r a c c e s s1 n d i v 】d u a lu s e r s r e q u i r e m 锄t si sn 锄e d m g f p u ( m o d e lf o rg a m e r i n ga n df o 皿a l i 五n gp e r s o n a l i z e du s e r sr e q u l r e i n e n t s ) a c c o r d i n gt op e r s o 叫i z e dh l f 0 n a t i o nm g f p u c a l la m o 瑚d c a l l vg e r 砒e su s e r i n t e r f h c e 趾df o r m a l l z e 血eu g e r sp e r s o n a i i z e dm f o 咖a 缸o na c c o r d i i l gt om ed e m a l l do f u s e r st h es y s t e mc a l lp r o d u c ex m lf o m m td e m 肌di d e n _ 【i f i c 撕o nd o c 眦铋t sf o r 廿l e m 匈o r i t yo fn e m o r ka p p i i c a n a ns y s t e m1 1 1 em o d e lc a np r o v i d ei m e r a c n o na 工1 di n t e d a c e 衔e n d l ya n ds m a n o u g ht o 廿l eu s e ra c c o r d i n gt ou s e r s i n d i v l d u a lm f 0 删o ns o ，吐l e i i i 山东大学硕士学位论文 印p l i c 撕o ns v s t e ma d a p t i n gm g f p u m o d d 谢ub em u c hm o r ea t 仃a c t l v e m g f p um o d e lh a sb e e nc o n d u c t e dt ov e n 黟，a n dm e yh a v eb e e ni p t a ( v i r m a lt o u r p l a 怕m ) f o rt 1 1 e 砸“t h ei n t e r a c t i v ei n c e r f k em o d 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et o o li sf o r i n t e r a c d o nw i t i lt h eu s e la u t o m a n ca c c e s st om ei n d i v i d u a lu s e rn e e d ss t a n d a r d i z 撕o n a 1 1 da 1 1 a s l s ，i no r d e rt of b n o w u p 仃e 釉锄t ( 2 ) t h i sm o d e lh a sg r e a t e rv a l u ei nc o m m e r c ea p p l i c 撕o n sa d a p t i n gt t l i sr n o d e la r e m o r e 撇n v ea 工1 dm o r ec o n v e n i e n tt og e tp o p u l a ri n 也ei n t e m 时l di sa l s oag r e 毗 p r o i n o 石0 nt ot 1 1 eh l t 锄e t 1 1 1t 1 1 i sp 印e l 吐l em g f p u1 s 印p l i c a b l et om eu s e r - o n e n t e d s e n 1 c e so fu n c e r t a l n _ c yt h e r e f o r e ，t h es t u d vo f 血ep r 0 j e c th a sm g hc o m i l l e r c i “v a l u e k e yw o r d s ： n divid u aiu s e r sr e q uir e m e n t s ，u s e r n 七e r f a c e ， g e n e r a t e a u t o m a t jc a liy i v 原创性声明和关于论文使用授权的说明 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独 立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不 包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研 究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本声明 的法律责任由本人承担。 论文作者签名：王题遮日期 闻争 一 一m e t a s e r v ；c en a m e = ) 一 ( p r o 口e r t l e 5 ) 一 一( o o e r a t l o n s 一( o d e r a t l o nn a m e = i n p u to r d e r = n a m e = p r o p e r t y = 帅5 e m a n t i c - c o u t p u tn a m e = s e m a n t i c = o 口e r a t i o n o p e r a t i o n s ( s t a n d 苜r d i n t 8 r f a c e s i 口v l t a ) 定义：元服务本体( o n t o l o g yf o rm e t a s e r v i c e ) 元服务本体是用来描述元服务的语义本体。元服务本体描述了一类服务共有的 属性、属性之间固有的规则、涉及到的领域概念以及与其他元服务本体的关系。元 服务本体对与需求的描述和服务的注册有重要的作用 2 2 2 个性化用户流程 这里所提到的个性化用户流程是指我们新提出的流程模式一智能流程 ( s 衄r t f l o w ) 模式 2 。在s m a r t f l o w 模式中，流程不再由专家或用户事先定制， 而是根据用户需求自动生成；流程的完成者不再是指定的服务，而是根据用户需求 自动选择；一个流程不再为众多用户服务，而是服务于指定的用户，充分体现个性 化；一个流程模型中不再有多个流程实例同时运行，而是有少量甚至只有一个流程 实例；流程模型不再长久有效，执行完毕后就被抛弃；流程模型不再是面面俱到的 复杂模型，相对更加简洁快捷。这种新的流程模式使计算机支持的流程管理技术融 合在人们的生活中，成为人们正常生活的一部分，让人们体会不到它的存在，追求 一种“去流程化”。在支持s m a r t f l o _ 模式的网络应用中，即使是首次接触的新手， 也能获得满意的服务，这正是用户和网络应用共同追求的梦想这种流程模式下，追 山东大学硕士学位论文 求的是“去流程化”。 s m r t f l o w 模式与传统的工作流的区别见下表2 1 ： 流s m a n f i o w 模式w o r o w 模式 程 没有明昆的流程设计阶段，只有执行阶段。每个流程都分为设计阶段和执 定以基于概率的自适应模型作为理论基础行阶段以w f n e t 作为严格的理 义 强调生成流程与用户需求的符合程度。论基础，强调流程的正确性。 流程根据用户需求自动生成 流程模型由专家或用户事先定 根据不用用户需求，产生不同流程，生成依制。流程相对固定，修改代价非 据的修改代价很小。常大。 有专门的交互工具获取用户需求流程需求的获取主要依靠人与 人之间的交流 流程生成的依据需要经常调整流程模型根据实际情况调整并 不频繁 流程不要求非常严格，基本满足需求即可流程非常严格，必须严格符合需 为每个用户提供个性化流程 求 为众多用户提供统一流程 流流程执行的智能化要求很高流程执行过程中并不强调智能 程化 执流程执行相对比较简单流程执行一般比较复杂 行 每个流程实例运行时间短，流程生明周期短每个流程实例运行时间长，流程 流程模型执行完毕后被抛弃生命周期长 流程模型长久有效 每个自动生成的流程中只产生一个实例一个流程模型产生多个流程实 例 流程实例的失败处理较为简单流程实例的失败处理非常复杂 流程需要调用的w e b 服务非常多，之间关 流程需要调用的外部服务较少， 系复杂，竞争激烈之间关系简单，较少有竞争关系 1 0 山东大学硕士学位论文 孥黧柔：筹删髅的p 砼蜮肿栅坝 i 服务，而感受不到流程的存在i 表2 1s m a r t f l o 模式肼o r k f l o w 模式 2 3 小结 本章的主要任务是在第一章阐明了个性化需求获取工具研究的背景和意义之 后，进一步说明了与此相关的领域的研究现状，以明白本文所作的工作的研究意义。 之后又概述了本文涉及到的技术和概念，以便于读者对后面的工作的理解。 山东大学硕士学位论文 第三章m g f p u 的整体结构 这里我们将对个性化流程用户需求的获取模型从整体上进行阐述。 3 1m g f p u 的体系结构 m g f p u 交互模型的思想和c o n t e x t 一狮a r e 3 3 3 4 有些类似，都是需要根据条 件，即上下文的约束条件进行下一步的工作，不同的是c o n t e x t w a r e 是用于服务 执行中的，而这里的交互模型是用来选择服务的前条件的设置。 交互模型的体系结构如图l 所示： 图3 1 交互模型的体系结构图 用户通过w e b 来访问我们的平台，使用平台提供的交互模块部分。其中各个部 分的语义功能将在下面详述。 山东大学硕士学位论文 3 2m g f p u 的组成模块 3 2 1m f p 【i 之管理器 f p u 管理器的主要功能有两个：从生成器读取界面描述文件，组织界面的显 示结构并控制展示器的展示结果：对交互界面进行记录。 这一部分通过对模板的管理和调度，使交互的灵活性和即时性成为可能，不再 拘泥于传统的交互过程一个模板到底，一口气输入所有信息，最后的出结果的静态 交互方式。 在模板管理器的工作过程中，也会记录交互模板的使用频率信息，来完成用户 信息库的更新工作。这样用户下次使用系统时，系统会优先考虑使用频率较高的模 板。这里的原理有点类似于c a c h e 的工作原理。 3 2 2 船f p 【i 之生成器 m g f p u 生成器的主要功能是根据元服务和领域本体的语义信息，然后根据用户 的个性化信息生成交互单元，在管理器的参与下组成整个交互界面。这个模块的一 个输出数据是界面描述文件。它描述了界面的交互单元及界面交互单元的组织信息。 这是展示器展示界面的主要依据。 交互单元的粒度大小决定了界面组织的复杂度。交互单元越小，越已于生成， 但是交互单元组织成大的交互界面就相对复杂。反之就会生成交互单元复杂而组织 相对简单。所以这里关键的问题是交互单元的划分，元服务和语义信息在界面生成 中如何作用，以及界面描述文件的格式和生成。具体问题将在下面的章节中详述。 3 2 3 懈f p i j 之展示器 这个模块的主要功能是对于生成器的生成结果进行界面化展示给用户，使其交 互得以方便的进行。展示器的展示采取什么样的风格，每种风格如何展示是这里的 关键问题。 山东大学硕士学位论文 具体的解决方案也将在下面的章节详述。 3 2 4 粥f p u 之记录器 淞f p u 记录器的主要功能是记录交互过程中的用户信息并将其形式化，供后期 的个性化流程生成使用，作为生成个性化流程的输入数据。这里的关键问题是如何 形式化用户需求信息。具体解决方案将在下面的相关章节详述。 3 3m g f p u 的运行原理及其在个性化流程应用中的地位 本文研究的m g f p u 模型已经在i p v i 协中进行了试用和验证。我们将结合 i p t a 对m g f p u 的运行原理进行阐述。 在文献 3 2 中我们论述了i p v i t a 的体系结构。其中组合流程生成模块的功能是 将用户的需求形式化，然后根据形式化的需求自动生成组合流程。组合流程生成模 块由两部分组成，需求模板生成器和组合流程生成器。 交互模型 3 7 主要是接受用户需求，然后对这些需求进行组织。它的处理结果 作为组合流程生成模块的输入。同时，在i p v i t a 的工作示意图 3 2 中，它处于模板 生成器和需求表单的位置，是整个系统前期工作的负责模块。 这个模块的工作质量直接决定了系统是否具有较好的推广性，是否可以获得足 够的需求信息，是否可以满足用户的个性化需求。这是系统的门面。这是系统的后 续处理的基础。 1 4 山东大学硕士学位论文 图3 2i p v n a 的体系结构图 每次用户登陆之后，模板管理器会根据本体库中的本体来确定用户需求是那种 元服务类型，然后转到相应的交互模板，用户不必担心用户语言是否是专业术语， 是否不能为系统理解。我们已经定义了比较完善的旅游本体库来完成概念的语义推 理工作。下面我们给出该交互模型的运行过程图，见图3 ，从中可以看出交互模板 的工作原理及过程。 山东大学硕士学位论文 图3 3 ：鹏f p u 的运行过程图 因此，本文中的用户交互工具结合了界面自动生成技术、语义技术、数据挖掘 技术中的某些思想，其运行原理如图3 3 所示。假设用户要进行一次旅游行程的定 制，按照运行原理图，用户使用交互工具的过程如下： 1 用户登陆系统并将用户的个性化信息提交或者系统根据老顾客的个性化信息库 中的信息提交给模板管理器，模板管理器根据个性化信息和界面生成器进行交 互工作。 2 界面生成器根据元服务和领域本体为每类w e b 服务生成的界面描述文件。界面 描述文件使用来描述界面交互特点的文件，同一类服务生成的界面描述文件相 同。界面描述文件的格式和作用将在第四章详细介绍。 3 界面展示器根据界面描述文件生成不同风格的注册界面，同服务商进行交互。 交互界面分为两个部分一描述信息交互界面和技术信息交互界面。 4 服务商通过注册界面进行交互，交互过程中注册信息记录器记录服务商做出的 山东大学硕士学位论文 承诺和对操作方法的解释，并形成具有规范格式的注册信息文件，存入注册中 心。 5 根据用户提出的具体需求，服务注册中心根据服务描述信息找到符合要求的服 务，得出服务技术信息，供调用服务时使用。 3 4 小结 本部分从整体上介绍了用户个性化需求获取模型的体系结构和运行原理，并分 别介绍了模型中的各个模块的主要功能。下面我们将依次深入到各个模块中来解决 模型中的主要问题。 山东大学硕士学位论文 第四章m g f p u 之管理器的原理 4 1 用户界面组件的确定 在界面设计中界面元素是最小的单位，视图是由一个或多个界面元素组成，界 面由一个或多个视图组成。根据知识的分类和对界面设计的分析，我们发现界面元 素主要由三大部分组成，一部分用于显示数据( 如l a b e l ，t e x t b o x ，c h e c k b o x 等) ， 另一部分用于控制数据( 如b u t o n ，m e n u ，t 0 0 l b a