Web服務(wù)語義的代數(shù)規(guī)約到本體描述的轉(zhuǎn)換及評估方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及語義Web服務(wù)領(lǐng)域，具體涉及一種面向Web服務(wù)語義的代數(shù)規(guī)約與本體 描述的轉(zhuǎn)換及評估方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著信息化時代的到來，Web服務(wù)由于其自身的自治性、平臺獨立性以及服務(wù)技術(shù) 的廣泛性，在電子商務(wù)、企業(yè)應(yīng)用等領(lǐng)域扮演著愈發(fā)重要的角色。它是一種可以被描述和發(fā) 現(xiàn)，可通過可擴展標(biāo)記語言（extensible markup language，XML)、統(tǒng)一標(biāo)記語言和標(biāo)準(zhǔn)協(xié) 議在各種網(wǎng)絡(luò)中獲得的軟件應(yīng)用系統(tǒng)。
[0003] Web服務(wù)描述是指對服務(wù)請求者的需求和服務(wù)提供者發(fā)布的服務(wù)進(jìn)行統(tǒng)一的描 述，以便于服務(wù)發(fā)現(xiàn)。服務(wù)描述的發(fā)展過程可以分為基于關(guān)鍵字、基于語法和基于語義描述 三個階段。前兩種描述方法的研究相對成熟，但其描述能力有限、靈活性和擴展性較差，且 缺乏對服務(wù)的語義描述。近年來，語義Web服務(wù)致力于開發(fā)"以計算機可處理的形式表示信 息的語言"，引起研究人員越來越多的關(guān)注。目前Web服務(wù)語義描述分為兩大類，即基于形式 化方法的描述和基于本體的描述，前者使用數(shù)學(xué)符號來形式化定義軟件系統(tǒng)的功能，而后 者使用在應(yīng)用領(lǐng)域本體中定義的詞匯對服務(wù)進(jìn)行標(biāo)注。
[0004] 形式化方法高度抽象，它們獨立于任何的實現(xiàn)細(xì)節(jié)，適合于機器處理，可用于自動 化測試。這些特點適用于面向服務(wù)工程，尤其對于動態(tài)組合的服務(wù)來說，必須采用自動化的 測試方法。但是基于形式化方法的服務(wù)描述不能夠直接支持有效的服務(wù)搜索。而基于本體 的服務(wù)描述用于表述某個領(lǐng)域的信息，使服務(wù)描述帶有語義，同時采用描述邏輯進(jìn)行推理， 使服務(wù)的語義能被機器所"理解"，便于服務(wù)的自動發(fā)現(xiàn)和組合。因此，為了使基于形式化方 法的服務(wù)描述既支持自動化測試和驗證，又支持高效的服務(wù)搜索，本發(fā)明提出一種面向Web 服務(wù)語義的代數(shù)規(guī)約與本體描述的轉(zhuǎn)換及評估方法。
[0005] 國內(nèi)外已有研究集中在模型圖與本體描述之間的轉(zhuǎn)換，如Kim提出將UML模型圖轉(zhuǎn) 換為0WL-S表示的本體描述，Thomas提出將不同語言所表示的本體統(tǒng)一表示成一種便攜式 本體規(guī)范使得它們能夠共享和重用信息，Staab提出本體公理建模的方法。與代數(shù)規(guī)約轉(zhuǎn)換 相關(guān)的一項已有研究工作由Doell和Dosch提出，他們將傳統(tǒng)代數(shù)規(guī)約基調(diào)轉(zhuǎn)換為面向?qū)ο?類基調(diào)。然而，傳統(tǒng)代數(shù)規(guī)約基調(diào)不能用于定義服務(wù)，而且傳統(tǒng)代數(shù)規(guī)約語言也不能夠區(qū)分 領(lǐng)域知識和服務(wù)功能語義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于提供面向Web服務(wù)語義的代數(shù)規(guī)約與本體描述的轉(zhuǎn)換及評估方 法。
[0007] 1、實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：一種Web服務(wù)語義的代數(shù)規(guī)約到本體描述 的轉(zhuǎn)換及評估方法，包括以下兩個步驟：
[0008] 步驟一:將基于代數(shù)規(guī)約的Web服務(wù)語義描述轉(zhuǎn)換為本體描述，本體描述包括兩個 部分:一個通用的領(lǐng)域本體抽象模型和服務(wù)功能OWL-S描述；
[0009]步驟二:提出一個本體質(zhì)量模型對轉(zhuǎn)換得到的本體描述進(jìn)行評估。
[0010]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點為：（1)本發(fā)明提出了一種Web服務(wù)語義的代 數(shù)規(guī)約到本體描述的轉(zhuǎn)換方法，現(xiàn)有技術(shù)主要集中于模型圖與本體描述之間的轉(zhuǎn)換，以及 對代數(shù)規(guī)約傳統(tǒng)基調(diào)的轉(zhuǎn)換，還沒有對兩種描述語言的轉(zhuǎn)換。而本發(fā)明首次在Web服務(wù)語義 兩種描述方法之間建立互通，實現(xiàn)代數(shù)規(guī)約和本體描述的轉(zhuǎn)換。該方法使得基于代數(shù)規(guī)約 的Web服務(wù)語義描述在支持自動化測試和驗證的同時，也支持高效的服務(wù)搜索，從而同時提 高Web服務(wù)的功能正確性和可用性。
[0011] (2)本發(fā)明提出了一種對Web服務(wù)語義本體描述的評估方法?，F(xiàn)有評估方法中的質(zhì) 量標(biāo)準(zhǔn)大部分比較主觀且不容易度量，而本發(fā)明提出一個可客觀度量的本體質(zhì)量模型，從4 個客觀質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、4個維度構(gòu)造8個度量要素，通過37個度量值評估轉(zhuǎn)換所得的本體描述。本 發(fā)明提出的評估方法具有以下優(yōu)點：
[0012] 1)客觀性:本發(fā)明提出的評估模型的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)是基于客觀度量的，其中部分度量 值都是首次提出的，如將待測本體與黃金標(biāo)準(zhǔn)本體比較所得的語義覆蓋和語義兼容的度量 值；
[0013] 2)獨立于語言：本發(fā)明提出的37個度量值基于一個通用的抽象領(lǐng)域本體模型，而 不是基于任何一種具體的本體定義語言。這些度量值覆蓋了本體的詞法、結(jié)構(gòu)、語義和上下 文，因此這些度量值具有良好的通用性，可用于多種Web服務(wù)的本體描述語言。
[0014] 3)面向應(yīng)用:本發(fā)明提出了一系列特定的面向Web服務(wù)語義描述的度量值，這些度 量值用來評價Web服務(wù)語義本體描述能力，描述了 Web服務(wù)語義的可定義性和定義復(fù)雜性。
[0015] (3)本發(fā)明將提出的轉(zhuǎn)換及評估方法應(yīng)用于實際Web服務(wù)中，進(jìn)行大量的案例研 究，結(jié)果顯示轉(zhuǎn)換所得的本體描述質(zhì)量令人滿意，從而表明代數(shù)規(guī)約到本體描述的轉(zhuǎn)換是 可行和有效的，因此Web服務(wù)語義的兩種描述技術(shù)是互通的。
【附圖說明】
[0016] 圖1是SOFIA規(guī)約與0WL-S描述的轉(zhuǎn)換圖。
[0017] 圖2是面向服務(wù)計算的形式化工程環(huán)境之轉(zhuǎn)換子系統(tǒng)架構(gòu)圖。
[0018] 圖3是本體質(zhì)量模型圖。
【具體實施方式】
[0019] 本發(fā)明是面向服務(wù)計算的形式化工程中的一個研究課題，提出了一種Web服務(wù)語 義的代數(shù)規(guī)約到本體描述的轉(zhuǎn)換和評估方法，該方法的所有過程如圖2所示。首先構(gòu)造一系 列轉(zhuǎn)換規(guī)則實現(xiàn)代數(shù)規(guī)約到本體描述的自動轉(zhuǎn)換，然后根據(jù)本體質(zhì)量模型評估轉(zhuǎn)換所得的 本體描述自動生成度量值。該方法的具體實現(xiàn)包括以下5個步驟：
[0020] 步驟1:解析Web服務(wù)描述，自動生成SOFIA規(guī)約的基調(diào)部分，在此基礎(chǔ)上人工書寫 SOFIA規(guī)約的公理部分，構(gòu)造完整的SOFIA規(guī)約；
[0021] 步驟2:解析SOFIA規(guī)約，自動檢查規(guī)約語法以及公理等式類型是否正確，自動生成 解析樹，并將解析樹保存到規(guī)約數(shù)據(jù)庫中；
[0022] 步驟3 :根據(jù)定義的轉(zhuǎn)換規(guī)則，從解析樹中提取領(lǐng)域本體，并生成Web服務(wù)語義描 述，將領(lǐng)域本體存儲到本體數(shù)據(jù)庫中；
[0023] 步驟4:通過dom4j解析技術(shù)提取Web服務(wù)的標(biāo)準(zhǔn)領(lǐng)域本體，并保存到本體數(shù)據(jù)庫；
[0024] 步驟5:通過匹配技術(shù)分析轉(zhuǎn)換所得的本體和標(biāo)準(zhǔn)領(lǐng)域本體，進(jìn)行詞法匹配和語義 推導(dǎo)處理，自動計算37個度量值并返回度量結(jié)果。
[0025]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0026] 1、本發(fā)明所要解決的問題是：
[0027] (1)如何使得基于代數(shù)規(guī)約的服務(wù)描述在支持自動化測試和驗證的同時，也能夠 支持高效的服務(wù)搜索？
[0028] (2)如何證明基于代數(shù)規(guī)約的服務(wù)描述到本體描述的轉(zhuǎn)換是可行和有效的？如何 證明Web服務(wù)語義的兩種描述技術(shù)是互通的？
[0029] 2、本發(fā)明的解決技術(shù)方案是：
[0030] (1)對于第一個問題，本發(fā)明提出了一種Web服務(wù)語義的代數(shù)規(guī)約到本體描述的轉(zhuǎn) 換方法，構(gòu)造一系列規(guī)則將代數(shù)規(guī)約分別轉(zhuǎn)換成領(lǐng)域本體和服務(wù)功能描述。
[0031] (2)對于第二個問題，本發(fā)明提出了一種面向Web服務(wù)語義的本體描述評估方法， 該方法采用4個客觀質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，從4個維度構(gòu)造8個度量要素及37個度量值來評估轉(zhuǎn)換所得 的本體描述。
[0032] 上述解決方案具體采用以下步驟：
[0033] 3.1解決方案一的具體實現(xiàn)
[0034] (1)代數(shù)規(guī)約轉(zhuǎn)換為領(lǐng)域本體的規(guī)則
[0035]給定一個服務(wù)Sv的規(guī)約（S，Σ，Ax)，其中S是類子及類子間關(guān)系的集合，Σ是類子 上操作的集合，本發(fā)明首先從代數(shù)規(guī)約中提取一個抽象模型表示的領(lǐng)域本體(C，I，A，R)，其 中C表示類，I表示實例，A表示屬性，R表示類之間的關(guān)系。其轉(zhuǎn)換規(guī)則為：
[0036] 規(guī)則1:對于規(guī)約中的每個類子s e S，轉(zhuǎn)換成本體的一個類c e C。
[0037] 規(guī)則2:對于規(guī)約單元中的每個擴展關(guān)系，> s，轉(zhuǎn)換成本體的一個is-a關(guān)系：（c， c '）e is-a，其中規(guī)約中的類子s對應(yīng)本體的類c，規(guī)約中的類子s '對應(yīng)本體的類c '。
[0038] 規(guī)則3:對于規(guī)約單元中的每個使用關(guān)系，轉(zhuǎn)換成本體的一個has-a關(guān)系：（c，c '）e has-a，其中規(guī)約中的類子s對應(yīng)本體的類c，規(guī)約中的類子s '對應(yīng)本體的類c '。
[0039] 規(guī)則4:對于類子s上的每個常操作轉(zhuǎn)換成本體中類c的實例Γ，其中規(guī)約 中的類子s對應(yīng)本體的類c。
[0040] 規(guī)則5:對于類子s上的每個變操作#s-s'，分為以下兩種情況：
[0041 ]①若s '是一個基本數(shù)據(jù)類型，則供轉(zhuǎn)換成本體中類c的屬性Ae，該屬性類型是data property，其中規(guī)約中的類子s對應(yīng)本體的類c;
[0042] ②若s '是一個類子，則爐轉(zhuǎn)換成本體中類c的屬性Ae，該屬