（计算机应用技术专业论文）基于agent和本体的web服务组合研究.pdf

摘要 w e b 服务组合框架及相应平台开发的研究是目前面向服务计算的重 要研究内容。现行i n t e r n e t 平台下的w e b 服务组合技术面临着多方面的挑 战，如w e b 服务的被动性、协同方式单一、集中式处理、缺乏灵活性和 自适应性等。因此如何有效地基于面向服务的体系结构集成分布的单个 w e b 服务，成为目前迫切需要解决的问题。 本文以w e b 服务组合为应用背景，引入a g e n t 技术和本体理论，以 a g e n t 组织为w e b 服务组合的基础架构，以基于语义元组空问和a g e n t 会话作为w e b 服务的交互协同方式，来研究基于a g e n t 和本体的w e b 服 务组合、运行。研究工作主要有以下四个方面： ( 1 ) 提出了利用a g e n t 组织研究w e b 服务组合的方法 为了克服服务组合系统所带来的诸如w e b 服务的被动性、协同方式 单一、集中式结构和缺乏自适应等问题，本文在分析w e b 服务组合和多 a g e n t 系统特性的基础上，提出了利用a g e n t 组织的w e b 服务组合方法。 该方法使用a g e n t 发现并代理w e b 服务，使其具有一定的自主性；使用 a g e n t 组织构建服务组合的流程模型，通过a g e n t 的协同完成服务组合。 ( 2 ) 设计了基于a g e n t 和本体的w e b 服务组合框架 为了实现利用a g e n t 组织的w e b 服务组合方法，本文建立了一种基 于a g e n t 和本体的w e b 服务组合框架( a g e n to n t o l o g yb a s e dw e bs e r v i c e s c o m p o s i t i o n ，a o w s c ) ，分析了框架中各层的功能，a g e n t 模型以及a g e n t 设计。通过该框架可以构造开放的、分布式、动态的、服务组合系统，初 步解决了服务组合中的系统效率低和缺乏自适应等问题。 ( 3 ) 建立了基于语义元组空间和a g e n t 会话的w e b 服务协同机制 为了支撑基于a g e n t 和本体的w e b 服务组合框架的运行，本文提出 了基于语义元组空问的协同模型，用于支持a g e n t 的客观协同；通过a g e n t 会话并验证服务契约的执行来保证a g e n t 组织的正确运行。 ( 4 ) 基于本体与w s i g 的w e b 服务发现与选择机制 为实现a o w s c 框架中角色a g e n t 与w e b 服务的绑定，本文扩展了 传统w e b 服务架构中的服务注册管理中心，引入w e b 服务集成网关w s i g 和局部服务注册库l s r ，设计了一种基于本体和w s i g 的w e b 服务发现 与选择架构；提出了基于语义距离计算的w e b 服务发现算法；给出了基 于w s i g 的w e b 服务调用和局部服务注册的流程。 关键词：w e b 服务组合，多a g e n t 系统，本体，元组空间，协同 a b s t r a c t t h er e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n to fw e bs e r v i c e sc o m p o s i t i o nf r a m e w o r k a n dr e l a t e dp l a t f o r mi sah o tt o p i ci ns e r v i c e o r i e n t e dc o m p u t i n g h o w e v e r , t h ee x i s t i n gw e bs e r v i c e s c o m p o s i t i o nt e c h n o l o g yf a c e sm a n yc h a l l e n g e s ： p a s s i v e n e s s o fw e b s e r v i c e s ，s i n g l e c o o r d i n a t e d m a n n e r , c e n t r a l i z e d p r o c e s s i n g ，t h el a c ko ff l e x i b i l i t ya n da d a p t a b i l i t y s o ，h o wt oc o m p o s i t et h e d i s t r i b u t e dw e bs e r v i c e sb a s e do ns e r v i c e s o r i e n t e d a r c h i t e c t u r ei sav c r y u r g e n tp r o b l e mt os o l v e t h ec o m p o s i t i o na n de x e c u t i o no fw e bs e r v i c e sb a s e o na g e n ta n d o n t o l o g yi ss t u d i e di n t h i sd i s s e r t a t i o n i nt h ew e bs e r v i c e s c o m p o s i t i o n f r a m e w o r kp r o p o s e di nt h i s d i s s e r t a t i o n ，a g e n tt e c h n o l o g ya n do n t o l o g y t h e o r yi si n t r o d u c e d ，a g e n to r g a n i z a t i o ni ss e r v e da si n f r a s t r u c t u r et ow e b s e r v i c e sc o m p o s i t i o n ，a g e n tc o n v e r s a t i o na n ds e m a n t i ct u p l e s p a c e sa r et w o c o o r d i n a t i o nm a n n e r st oc o o r d i n a t ew e bs e r v i c e s t h em a i nw o r k sp r e s e n t e d i nt h i sd i s s s e r t a t i o na r ea sf o l l o w s ： ( 1 ) a na p p r o a c ht ow e bs e r v i c e sc o m p o s i t i o nu s i n ga g e n to r g a n i z a t i o n b ya n a l y z i n gt h ec h a r a c t e r i s t i c so fw e bs e r v i c e s c o m p o s i t i o na n d m u l t i a g e n ts y s t e m ，a na p p r o a c ht ow e bs e r v i c e sc o m p o s i t i o nu s i n ga g e n t o r g a n i z a t i o ni sp r o p o s e df o rc o n q u e r i n gt h ea f o r e m e n t i o n e dc h a l l e n g e s i nt h e a p p r o a c h ，w e bs e r v i c ei sd i s c o v e r e da n di n v o k e db ya g e n tw h i c hc a ne n d o w t h e s y s t e mw i t hs o m ea u t o n o m y , b u s i n e s sp r o c e s si sm o d e l e db ya g e n t o r g a n i z a t i o na n dw e bs e r v i c e s c o m p o s i t i o n i sr e a l i z e d t h r o u g h t h e c o o r d i n a t i o nb e t w e e n a g e n t s ( 2 ) t h ed e s i g no fa g e n to n t o l o g yb a s e dw e bs e r v i c e sc o m p o s i t i o n f r a m e w o r k i no r d e rt or e a l i z et h e a p p r o a c h p r o p o s e da b o v e ，aw e bs e r v i c e s c o m p o s i t i o nf r a m e w o r kb a s e do na g e n ta n do n t o l o g y ( a g e n to n t o l o g yb a s e d w e bs e r v i c e sc o m p o s i t i o n ，a o w s c ) i s d e s i g n e di nt h i sd i s s e r t a t i o n t h e f u n c t i o n so ft h r e e l a y e r s ，c l a s s i f i c a t i o no fa g e n t ，a g e n tm o d e la n da g e n t s d e s i g no ft h i s f r a m e w o r ka r ed i s c u s s e di nd e t a i l s a no p e n ，d i s t r i b u t e d d y n a m i ca n di n t e g r a t e dw e bs e r v i c e ss y s t e mc a nb ec o n s t r u c t e du s i n gt h i s f r a m e w o r k ( 3 ) w e bs e r v i c e sc o o r d i n a t i o nm e c h a n i s mb a s e do ns e m a n t i ct u p l e s p a c e s a n da g e n tc o n v e r s a t i o n t o s u p p o r tt h ee x e c u t i o no fa o w s c ，t w ok i n d so fw e bs e r v i c e s c o o r d i n a t i o nm e c h a n i s m sa r ep r o p o s e di nt h i sd i s s s e r t a t i o n o n ei s b a s e do n s e m a n t i ct u p l e s p a c e sw h i c hi su s e dt o s u p p o r ta g e n to b je c t i v ec o o r d i n a t i o n a n o t h e ri sb a s e do na g e n tc o n v e r s a t i o nw h i c hs u p p o r t se x e c u t i o no fa g e n t o r g a n i z a t i o na n dv a l i d a t e ss e r v i c ec o n t r a c t ( 4 ) w e bs e r v i c e sd i s c o v e r ya n ds e l e c t i o nm e c h a n i s mb a s e do no n t 0 1 0 9 y a n d w s i g t os u p p o r tb i n d i n go fr o l ea g e n ta n dw e bs e r v i c e si na o w s c w e b s e r v i c e sr e g i s t o r yi nt r a d i t i o n a lw e bs e r v i c e sa r c h i t e c t u r ei s e x t e n d e di nt h i s d i s s e r t a t i o n w e bs e r v i c e si n t e g r a t i o ng a t e w a y ( w s i g ) a n dl o c a ls e r v i c e s r e g i s t r y ( l s r ) a r ei n t r o d u c e da n dw e bs e r v i c e sd i s c o v e r ya n ds e l e c t i o n a r c h i t e c t u r eb a s e do no n t o l o g ya n dw s i g i sd e s i g n e d m e a n w h i l e ，as e m a j l t i c d i s t a n c eb a s e dw e bs e r v i c e ss e l e c t i o nm e t h o di s p r o p o s e d l a s t l yt h ep r o c e s s o f i n v o k i n gw e bs e r v i e sa n dr e g i s t e r i n gl o c a ls e r v i c e sa r ep r e s e n t e d k e y w o r d s ：w e bs e r v i c e s c o m p o s i t i o n ；m u l t i - a g e n t s y s t e m ；o n t o l o g y ； t u p l e s p a c e ；c o o r d i n a t i o n 扬州大学学位论文原创性声明和版权使用授权书 学位论文原创性声明 本人声明：所呈交的学位论文是在导师指导下独立进行研究工作所取得的研 究成果。除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表 的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。 本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：囝锯 签字日期： 皿o 7 年6 月5 日 学位论文版权使用授权书 本人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学位论文的复印件和电子文档，允许论文被查阅和借 阅。本人授权扬州大学可以将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、汇编学位论文。同时授权中国 科学技术信息研究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库，并通过 网络向社会公众提供信息服务。 学位论文作者签名：国 导师签名： 签字日期： 2 0 0 净月5 日 签字日期： 日 1 引言 1 1 研究背景 随着i n t e m e t 平台及其上开放应用模式的快速发展，网络化的复杂系 统已成为软件系统的基本特征，如何对其复杂性加以有效控制已经成为计 算机软件新技术面临的重要挑战。面向服务计算( s o c ) i l ，2 j 与面向服务 的体系结构( s o a ) 【3 】为开放网络环境下的复杂软件系统的构造提供了一 种主流的计算模式与基础技术框架。 w e b 服务技术的发展大致可分为两代【4 】：第一代技术主要涉及w e b 服务的描述、发布与使用等基本问题。第二代技术主要解决w e b 服务应 用中的深层次的问题，如组合与协同、安全与可靠、工作流等，从而使得 w e b 服务能够更好地在开放环境下发挥其应有的作用。更进一步，在上 述基础上，人们从不同的角度对基于w e b 服务的软件开发进行了较为深 入的研究。例如，从面向服务软件开发的角度对w e b 服务的组合方法进 行了探讨，从而使得开发者可在基本服务的基础上，采取发现、选择与集 成等技术快速开发出满足使用者要求的应用系统或组合服纠5 ，6 。 由于i n t e m e t 环境本身具有高度的网络结构开放、配置动态演化、资 源无统一控制、用户要求多样等特点，要构造能够充分发挥i n t e m e t 平台 潜力的组合服务，面临诸多技术挑战。其中如何协同分布于i n t e r n e t 上自 治的服务资源，构造能够适应运行环境和用户需求变化，达到所需的应用 目标的组合服务是目前w e b 服务技术研究核心问题之一。 w e b 服务组合框架及相应平台开发的研究是目前面向服务计算的重 要研究内容。现行i n t e m e t 平台下的w e b 服务组合技术面临着多方面的挑 战。 由于现行平台的主流软件技术是面向对象技术。受对象的被动性和对 象问协同方式单调性的限制，使得现行w e b 服务组合平台存在以下两个 方面的不足：其一是w 曲服务的自主性、自适应性和个性化欠缺：即w 曲 服务的行为方式通常是被动和固定的，难以在动态开放的网络环境中提供 个性化的服务。其二是w e b 服务问协同方式的单调性和网络适应性欠缺： 软件实体及其服务问经典的协同方式是s o a p 调用，此类单调协同方式 难以适应动态多变的网络环境。 2 扬州大学硕上论文 软件a g e n t 技术【7 8 9 】是当前学术界和工业界研究的热点技术。由于其 强调网络环境中实体的自主性、协同性、和智能性等而为建立新一代的 具有服务个性化和协同多样化的w e b 服务组合平台提供了技术基础。在服 务个性化方面，软件a g e n t 的自主性和智能性为研究w e b 报务的个性化提 供了有益的借鉴，而软件a g e n t 的协同性则可为w e b 服务间的多元化协同 提供直接的支撑。基于软件a g e n t 的w e b h 艮务组合技术在支撑适应网络环 境的实现框架方面具有较大的发展潜力。 1 2 研究内容 本文以w e b 服务组合为应用背景，引入a g e n t 技术和本体理论，a g e n t 组织为w e b 服务组合的基础架构，以基于语义元组空间和a g e n t 会话作 为w e b 服务的交互协同方式，来研究基于a g e n t 和本体的自适应w e b 服 务组合、运行。研究工作主要有以下四个方面： ( 1 ) 提出了利用a g e n t 组织研究w e b 服务组合的方法 为了克服服务组合系统所带来的诸如w e b 服务的被动性、协同方式 单一、集中式结构和缺乏自适应等问题，本文在分析w e b 服务组合和多 a g e n t 系统特性的基础上，提出了利用a g e n t 组织的w e b 服务组合方法。 该方法使用a g e n t 发现并代理w e b 服务，使其具有一定的自主性；使用 a g e n t 组织构建服务组合的流程模型，通过a g e n t 的协同完成服务组合。 ( 2 ) 设计了基于a g e n t 和本体的w e b 服务组合框架 为了实现利用a g e n t 组织的w e b 服务组合方法，本文建立了一种基 于a g e n t 和本体的w e b 服务组合框架( a g e n to n t o l o g yb a s e dw e b s e r v i c e s c o m p o s i t i o n ，a o w s c ) ，分析了框架中各层的功能，a g e n t 模型以及a g e n t 设计。通过该框架可以构造开放的、分布式、动态的、服务组合系统，初 步解决了服务组合中的系统效率低和缺乏自适应等问题。 ( 3 ) 建立了基于语义元组空间和a g e n t 会话的w e b 服务协同机制 为了支撑基于a g e n t 和本体的w e b 服务组合框架的运行，本文提出 了基于语义元组空问的协同模型，用于支持a g e n t 的客观协同；通过a g e n t 会话并验证服务契约的执行来保证a g e n t 组织的正确运行。 ( 4 ) 基于本体与w s i g 的w e b 服务发现与选择机制 为实现a o w s c 框架中角色a g e n t 与w e b 服务的绑定，本章扩展了 传统w e b 服务架构中的服务注册管理中心，引入w e b 服务集成网关w s i g 和局部注册服务库l s r ，设计了一种基于本体和w s i g 的w e b 服务发现 与选择架构；提出了基于语义距离计算的w e b 服务发现算法；给出了基 于w s i g 的w e b 服务调用和局部服务注册的流程。 1 3 本文组织结构 本文的论文结构如下： 第一章：对本课题的研究背景、研究内容、论文结构进行了简要概述。 第二章：研究基础，介绍了w e b 服务技术、a g e n t 技术、协同技术 以及本体理论。 第三章：介绍了基于a g e n t 和本体的w e b 服务组合框架。主要内容 有：a o w s c 框架的三层结构、功能以及工作流程，a o w s c 的抽象描述 和实例描述，a o w s c 中a g e n t 的概要设计和详细设计。 第四章：介绍了基于a g e n t 会话和语义元组空问的w e b 服务协同机 制。主要内容有：a g e n t 会话的构成要素，基于a g e n t 会话的协同过程， 语义元组空间的体系结构和协同原语，基于语义元组空间的协同过程。 第五章：介绍了基于本体与w s i g 的w e b 服务发现和选择。主要内 容有：基于本体与w s i g 的w e b 服务发现与选择架构以及工作流程，w e b 服务本体的描述，基于w s i g 的w e b 服务局部注册，基于语义距离计算 的服务选择，基于w s i g 的w e b 服务调用等。 第六章：对本文的工作做了回顾和总结，总结了本文的主要贡献，讨 论了进一步研究的方向。 4 扬州大学硕上论文 2 研究基础 本章主要介绍论文中所涉及到的一些基本概念和技术，包括w e b 服 务以及相关的技术，a g e n t 技术，协同技术和本体理论。基于上述知识点， 提出基于a g e n t 和本体的w e b 服务集成方案。 2 1w e b 服务技术 所谓w e bs e r v i c e 是指一个由u r i 标识的应用软件实体，借助x m l 设施，w e bs e r v i c e 提供商必须明晰地定义其接口和绑定，并在网上公开 注册。w e bs e r v i c e 的使用者可以是一个通过浏览器访问的最终用户 ( 人) ，可以是一个应用程序，也可以是其它的w e bs e r v i c e 。w e bs e r v i c e 的使用者可以发现并定位所需的w e bs e r v i c e ，然后访问之。w e bs e r v i c e 可以采用基于x m l 的信息交换方式和其它的应用软件进行直接的交互。 此外w r e bs e r v i c e 还具有相当的独立性，它既可以与其它w e bs e r v i c e 形 成紧密的合作网络，又可与之形成一种基于消息的异步的松散耦合体。在 技术上，w e bs e r v i c e 及其协同本身可以任何技术来实现，但它对外的协 作必须遵循一致的标准和协议。因此，各种基于x m l 的标准和协议如 s o a p ( 简单对象访问协议) ，w s d l ( 万维网服务描述语言) ，u d d i ( 统 一描述、发现、集成) ，e b x m l ( 电子商务扩展置标语言) 等应运而生。 由于w e bs e r v i c e s 的广泛应用前景，许多大型软件公司纷纷推出自 己的面向w e bs e r v i c e 的软件平台战略计划和应用解决方案。最著名的有 m i c r o s o f t 的n e t 计划、s u n 的o n e ( 开放网络环境) 计划、i b m 的w e b s e r v i c e 软件工具包等。归结起来，w 曲s e r v i c e s 技术的发展大致可分为两 代1 1 0 , 1 1 j ：第一代技术主要包括w s d l ，u d d i 与s o a p 等，主要涉及w e b s e r v i c e 的描述、发布与使用等基本问题。而第二代技术则主要解决w e b s e r v i c e s 应用中的深层次的问题，如组合与协同、安全与可靠、工作流等， 主要包括w s c o o r d i n a t i o n ，w s - t r a n s a c t i o n ，b u s i n e s sp r o c e s se x e c u t i o n l a n g u a g e f o rw e b s e r v i c e s ( b p e l 4 w s ) ， w s r e l i a b l e m e s s a g i n g ， w s s e c u r i t yf r a m e w o r k ，e x t e n s i b l ea c c e s s c o n t r o lm a k e u pl a n g u a g e ， w s t r u s t 等等。从而使得w e bs e r v i c e s 能够更好地在开放环境下发挥其 应有的作用。更进一步，在上述技术标准的基础上，人们从不同的角度对 基于w 曲s e r v i c e s 的软件开发进行了较为深入的研究。例如，从面向服务 软件开发的角度对w e bs e r v i c e 的组合方法进行了探讨【1 2 , 1 3 】，从而使得开 发者可在基本服务的基础上，采取发现、选择与合成等技术快速开发出满 足使用者要求的应用系统或组合服务。 2 2a g e n t 技术 a g e n t 技术是当前学术界和工业界研究的热点技术。由于其强调网络 环境中实体的自主性、协同性、安全性、移动性和智能性等而为建立新一 代的软件方法学提供了技术基础。a g e n t 技术主要研究如下几个方面：( 1 ) a g e n t 理论、结构和语言；( 2 ) 多a g e n t 系统，包括：a g e n t 通信语言、 a g e n t 协商、a g e n t 合作、多a g e n t 学习等；( 3 ) a g e n t 开发平台以及方 法学等。 2 2 1a g e n t 理论、结构及语言 a g e n t 的理论研究试图解决三方面的问题：( 1 ) 什么是a g e n t ? ( 2 ) a g e n t 具有哪些特性? ( 3 ) 如何采用形式化的方式描述和研究a g e n t 的 这些特性? 它的研究旨在澄清a g e n t 的概念，分析、描述和验证a g e n t 的有关特性，从而指导a g e n t 体系结构及a o p 的设计和研究，促进复杂 软件系统的开发。 尽管目前尚无非常确切i 拘a g e n t 的概念定义，但一种普遍的观点认为： a g e n t 是一种处于特定软、硬件环境中封装的计算单元。它能独立、自主 地感知环境，代表设计者或使用者自治地完成一系列目标。a g e n t 具有自 治性、主动性、社会性、应激性和面向目标性等特性。 a g e n t 结构是建造a g e n t 的一套特定方法。建造a g e n t 的方法可分为 三类1 1 4 j ：( 1 ) 思考型结构( d e l i b e r a t i v ea r c h i t e c t u r e s ) ：( 2 ) 反应型结构( r e a c t i v e a r c h i t e c t u r e s ) ：( 3 ) 混合型结构( h y b r i da r c h i t e c t u r e s ) 。 a o p ( a g e n t o r i e n t e dp r o g r a m m i n g ) 的概念最早是由美国s t a n f o r d 大 学的s h o h a m 教授于1 9 9 3 年提出的i l 引。研究a o p 的目的是为了在实践中 更好地应用a g e n t 技术。目前有代表性的a o p 语言有a g e n t s p e a k ( l ) i l 6 。、 a p r i l t l 7 】和g o l o o c o n g o l o g l l8 】等。 6 扬州大学硕士论文 2 2 2 多a g e n t 系统 多；a g e n t 系统是多个a g e n t 的集合，每个a g e n t 拥有不同领域、不同程 度的问题求解能力。各个a g e n t 相互通信、协商、协作，共同完成单个a g e n t 所不能实现的任务。 与单个a g e n t 相比，m a s 有如下特点：每个成员a g e n t 仅拥有不完全 的信息和问题求解能力( 因而其观点是有限的) ，不存在全局控制，数据 是分散或分布的，计算过程是异步、并发或并行的。 m a s 的研究历史最早可以追溯至l j 8 0 年代中期的a c t o r s 模型1 1 9 1 ，接着是 d a v i s 乘1 s m i t h 提出的合同网协议【20 。，合同网协议至今仍被认为是关于通 信、m a s 协调研究的经典工作。日前，m a s 研究的主要方面包括：m a s 理论、多a g e n t 协调、多a g e n t 协商和多a g e n t 规划等。其他比较热门的m a s 研究还包括m a s 在i n t e r n e t 上的应用、移动a g e n t 系统、电子商务、基于经 济学或市场学的m a s 等。 2 2 3a g e n t 平台 目前已经有很多公司参与a g e n t 开发平台的研发，如：i b m 的a g e n t b u i l d i n ge n v i r o n m e n t ( a b e ) 和a g l e t s ，r e t i c u l a rs y s t e m s i n c 的 a g e n t b u i l d e r ，a g e n to r i e n t e ds o f t w a r ep t y l t d 的j a c ki n t e l l i g e n ta g e n t s ， m i c r o s o f tc o r p o r a t i o n 的m i c r o s o ra g e n t ，s w a r md e v e l o p m e n tg r o u pl 拘 s w a r m ，o b j e c ts p a c e 的v o y a g e r ，斯坦福大学的j a t li t e 等。 j a d e 是实现本文多a g e n t 系统的工具。j a d e ( j a v aa g e n t d e v e l o p m e n tf r a m e w o r k ) 是一种开发多a g e n t 系统的框架结构，它符合 f i p a ( f o u n d a t i o nf o ri n t e l l i g e n tp h y s i c a la g e n t s ) 规范，并且完全由j a v a 语言 实现。作为一种中间件，j a d e 提供了很多a g e n t 基础类以及调试和配置 a g e n t 的工具，包括一些可视化图形用户界面，简化t a g e n t 的开发。在 j a d e 中，a g e n t 平台可分布于拥有不同操作系统的机器上，通过远程图形 用户界面配置参数，甚至可在运行时根据需要通过将a g e n t 从一台机器移 动到另一台的方法来配置参数。j a d e 的通信体系结构提供了柔性有效的 消息机制，基于这种机制，j a d e 生成并管理隶属于单个a g e n t 的输入a c l 消息序列，a g e n t 可通过多种模式：阻塞、表决、超时和基于模式匹配来 访问序列。同时，它的通信机制适合各种情况，可以透明地选择最好的现 存协议。鉴于以上的优点，j a d e 已被一些公司和学术团体采用，女i j b t 、 c n e t $ i n h k 等，在多a g e n t 的开发领域作出了一定的贡献。 2 3 协同技术 协同是多a g e n t 系统( m a s ) 成功运行的关键。如果没有a g e n t 之 间的协同，m a s 就不可以被称为是一个有序的系统，而只是一个无序的 a g e n t 的集合。目前，协同在许多研究领域都有广泛的应用，如编程语言、 并行与分布式系统、人工智能、分布式人工智能和多a g e n t 系统、i n t e m e t 技术和软件工程等。 2 3 1 协同定义 协同是一个跨学科的概念，横跨计算机科学、心理学、经济学等， 各学科研究的角度和目的都不相同，因此，出现了许多对协同的定义。其 中，最广为接受的定义是由麻省理工学院协同科学中心的t h o m a sm a l o n e 及其研究小组提出来的1 2 1 j ：协同是对系统中实体问依赖和交互的管理。 这个实体可以是a g e n t 、流程等。在计算机领域，w e g n e r l 2 2 2 3 j 等人提出： 协同是一个过程，不是一个目标。通过协同，分布式系统可以实现资源共 享或者完成一个共同目标。g e l e m t e r 和c 嘶e r o l 2 4 j 还提出： p r o g r a m m i n g = c o m p u t a t i o n + c o o r d i n a t i o n 的口号，以倡导在分布式程序设 计中将( 分布的) 协同与( 局部的) 计算分离的思想。这样一方面可以方 便组件的复用，另一方也可以实现协同方式的复用。 2 3 2 协同的分类 在人工智能和软件工程中，根据对依赖关系管理的角度和层次，可以 把协同分为如下两种【2 副： ( 1 ) 主观协同 主观协同主要来源于人工智能，它是对主观依赖的管理，是a g e n t 在m a s 中为了实现自己的主观目标而进行的个人的、心理的协同活动。 主观协同从微观层次( 从a g e n t 的角度) 看a g e n t 问的交互。此时协同等同 于：监视所有可观察到的与自身相关交互及环境的演变、设计能使m a s 的全局状态与自身目标一致的规划。主观协同可以分为两类：显式主观协 8扬州大学硕士论文 同和隐式主观协同【”】，其主要区别是对主观依赖管理的显式或隐式处理。 m a s 中比较常见的主观协同例子有：耋；a g e n t 规划建立规划并承诺依 据规划行动；协商a g c n 湘互通信来达到一个相互可接受的建议；组 织协同皂供一个对系统具有更广阔视野i j 勺a g e n t 来解决冲突和确保行 为一致；契约- a g 钮t 之间的任务和资源分配与确定组织结构。 ( 2 ) 客观协同 客观协同从宏观层次( 从整个m a s 的角度) 来观察和管理a g e n t 之 间的依赖。客观协同主要关注a g e n t 间的问题，如m a s 环境的组织如何 描述、a g e n t 问及其与m a s 交互的管理等。协同任务为：影响a g e n t 的 交互以使m a s 不断演化实现设计者的目标。客观协同又称为中介协同、 解耦协同。客观协同是并行与分布式计算领域的研究内容，主要研究协同 的模型和语言。 协同模型是将独立的话动粘结成一个整体的介质。协同模型包括三部 分：( i ) 协同体：m a s 中的a g e n t ；( 2 ) 协同媒介：使a g e n t 间相互作 用成为可能的各类媒介的统一抽象描述，是协同体得以组织在一起的核 心。如：黑板、元组空间等。( 3 ) 协同规则：指明a g e n t 如何通过给定的 协同媒介，使用协同原语来实现a g e n t 问的协作。如：同步或异步行为规 则。协同语言是协同模型在语言上的体现阿j 。 典型的客观协同模型有：l i n d a 2 4 阐、t u p l ec e n t r e s 2 刀及与之相关的 t u c s o n i ”】、m a n i f o l d l 2 9 、d a r w i n l 3 0 峰。 。3 ) k 念壶y 图2 i 左边是主观协同，右边是客观协同，中间是两者的结台 不论是主观协同还是客观协同，在开 , 发m a s 系统中都具有重要作用。 现实的m a s 系统不可能是纯粹的基于主观协同，也不可能是纯粹的基于 客观协同，通常是两种模型和技术相结合，如图2 1 所示。 2 4 本体理论 2 4 1 本体的定义 本体的概念最早来源于亚里- 上多德( 公元前3 8 4 3 2 2 年) 在形而上学 方面对事物存在本质的研究。后来，本体被引入计算机领域，用来表达人 们对于领域的共同理解。目前对于本体还没有统一的定义，以下是几个常 用的定义： 定义1本体通过定义主题领域词汇中的基本术语和关系以及术语 和关系的组合规则来定义词汇的外延【3 1 1 。即本体不仅包括明确定义的术 语，还包括根据规则导出的术语，是术语的一个闭包。这一定义是由 n e c h e s 等人在人工智能领域最早给出。 定义2 本体是对概念化( c o n c e p t u a l i z a t i o n ) 的规范化说吲3 2 】。这 一定义由g r u b e r 在1 9 9 3 年给出，强调本体描述的对象是概念化的。规范 化的意思是采用了形式化的、计算机可以处理的表达形式。 定义3 本体是共享的、概念化的、形式化的规范说明【”】。这一定义 是b o r s t 在1 9 9 7 年，对g r u b e r 的定义作了一点改动。后来s t u d e r 等人对 这两个定义作了如下的解释：“概念化”是指在识别出与世界上某些现象 相关的概念后得出的关于这些现象的抽象模型；“明确的”意味着概念类 型及概念的使用约束都有明确的定义；“形式化”是指本体应当是机器可 读的；“共享的”指本体捕获的是己达成共识的知识，即本体并不是个人 私有的，而是一个组织所公认的p 训。 总的来说，本体给出了特定领域中一组概念和概念之间的关系，已明 确的方式表达了概念的内涵，模拟概念的真实含义。本体的最终日标是“精 确地表示那些隐含( 或不明确的) 信息”。当需要对领域概念的含义进行准 确的界定时，可以考虑建立相应的本体。 在计算机科学中，本体最先用在人工智能领域，用来表达知识库系统 使用的概念的内涵。现在，本体在更多领域得到了应用，比如语义w e b 、 电子商务、数字图书馆等。本文中，本体主要用在基于语义元组空问的 a g e n t 协同和w e b 服务的发现和选择中。 l o扬州大学硕士论文 2 4 2 本体的构成与描述语言 通过本体语言，人们可以方便的创建本体。对于本体语言具体的组成 要素，目前世界范围内比较认同的是来源于g r u b e r 的观点，即本体是由 四个主要要素组成：概念( c o n c e p t s ) 、关系( r e l a t i o n s ) 、实例( i n s t a n c e s ) 和公理( a x i o m s ) 。 ( 1 ) 概念表示某个领域中一类实体或事物的集合。通常概念可以分 成两大类，一类是简单概念( p r i m i t i v ec o n c e p t s ) ，另一类是定义的概念 ( d e f i n e dc o n c e p t s ) 。简单概念是那些只有必要条件的类成员关系。定 义的概念是指关于一个事物是另一个类成员的既充分、又必要的描述。 ( 2 ) 关系描述概念和概念的属性的交互。关系也可以分为两大类： 一种是树型分类关系；另一种是联合关系。树型分类关系指概念之间的纵 向关系，联合关系是指树状结构概念之间的横向关系。 ( 3 ) 实例是概念表示的具体的事物。严格的说，一个本体不应该包 括任何实例，因为它被假设为一个具体领域的概念化。一个本体与相关实 例的组合就是所谓的知识库( k n o w l e d g eb a s e ) 。 ( 4 ) 公理是用来限制类和实例的取值范围，公理中包括许多具体的 规则和约束。 本体需要某种语言来对概念化进行描述，当前，已有许多语言可用于 表示本体，它的发展如下： ( 1 ) x m l x m l ( e x t e n s i b l em a r k u pl a n g u a g e ，可扩展标记语言) 是由w 3 c ( w o r l dw i d ew e bc o n s o r t i u m ，互联网联合组织) 于1 9 9 8 年2 月发表的 一种标准。它是针对包含结构化、半结构化信息的文档而设计的一种标记 语言，x m l 用结构化的方法处理w e b 文档，同时通过嵌套的结构定义了 信息之间的关系，这使得计算机可以处理用x m l 描述的信息。x m l 主 要有两类作用：一是作为元标记语言，定义各种实例标记语言的标准；二 是作为标准交换语言，担负其描述交换数据的作用。在信息世界中，x m l 担任着“国际语言”的重要角色，是互联网上和企业问交换和发布数据的 主要互操作标准。它不仅可以满足迅速增长的网络应用的需求，还能够确 保在通过网络进行互操作时，具有良好的可靠性和互操作性。x m l 以其 数据和表现相分离的特性和强大的数据表达能力，已成为互