基于本体的语义Web服务自动组合方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及Web服务组合技术，尤其涉及一种基于本体的Web服务组合方法，具体 来说就是一种基于本体的语义Web服务自动组合方法。
【背景技术】
[0002] Web服务能够克服系统开发过程中的异构问题，而且能避免重复功能的多次开发， 提高开发效率和质量。然而，Web服务的功能通常比较简单，并不能满足所有用户的需求， 通过Web服务组合技术，能将多个功能单一的Web服务组合起来，实现更强功能。同时，由 于Web服务数量众多，通过手工组合耗时耗力且灵活性差，因此，很有必要研究Web服务自 动组合技术。
[0003] Web服务自动组合技术作为一个研究热点，国内外众多学者都做了大量的研究工 作。目前，在Web服务组合技术中，自动组合技术还不成熟，一直处于研究实验阶段，并没有 成熟的真正用于应用系统中。主要研究点在组合的成功率、组合质量、组合效率和是否能解 决实际问题等方面。已有的研究工作大多集中在提高组合成功率和组合效率上，也就是在 更短的时间内更大可能的完成Web服务组合，然而，Web服务组合成功并不代表Web服务调 用成功，研究实验的组合方法也并不一定适用于具体应用中，针对这些问题，如何研发出一 种能够真正解决实际应用问题的语义Web服务自动组合方法势在必行。
[0004] 此外，在Web服务自动组合的过程中，有可能会出现"死循环"，这会导致组合既不 会成功，也不会失败，而是一直在那个"环"内循环，直至耗尽主机资源，内存溢出后报错，这 种情况破坏了系统的稳定性和鲁棒性，但是，已有的研究工作中对此鲜有涉及。
[0005] 为了让Web服务自动组合技术更具有实用性，中国人民大学的李曼等人提出了一 种《基于领域本体的Web服务动态组合》。该Web服务动态组合在领域本体的支持下，以概 念相似度为基础，计算Web服务之间的关联度，形成一个优化的服务组合图，然后从服务组 合图中查找一条满足要求的路径。
[0006] 该Web服务动态组合的技术要点在于：
[0007] (1)当两个概念在领域本体中存在关系"equivalentClass"或者"subClassOf" 时，定义这两个概念为语义相等。（2)使用相似度计算公式计算两个概念的相似度。（3)使 用最小服务组合满意度阈值来控制服务组合的质量和效率。
[0008] 针对上述技术要点，该基于领域本体的Web服务动态组合至少存在如下问题：
[0009] (1)该Web服务动态组中Web服务的输入参数和输出参数的个数都是相等，这种情 况太理想化了，在实际应用中可能输入参数的其中之一与输出参数匹配组合，或者其它各 种情况。该缺点是由于该Web服务动态组在匹配组合时只考虑了输入参数和输出参数的个 数相等这一种情况导致的，甚至该方法的例子中仅仅是一个输入参数和一个输出参数。
[0010] (2)该Web服务动态组完全依赖领域本体，如果有些参数在领域本体中没有，那么 就无法组合，也就是对于Web服务参数处理的范围太窄。该缺点是由于该方法只考虑了使 用领域本体增加参数的语义信息来提高组合的质量，却没有考虑领域本体中概念的数量很 有限，对于领域本体外的概念力不能及。
[0011] (3)该Web服务动态组仅仅对Web服务的参数利用领域本体赋予语义信息，并没有 对Web服务本身赋予语义信息，如果两个不同用途的Web服务很巧合的输入参数和输出参 数完全相同，那么该方法就无法区别它们。该缺点是由于该方法只考虑了给Web服务的参 数添加语义信息，忽视了 Web服务自身的语义信息，导致组合的质量并没有那么高。
[0012] 针对Web服务自动组合时可能出现的"死循环"问题，在单个输入参数和单个输出 单数的情况下，中南大学汤益华在《基于OWL-S的语义Web服务自动组合研究》中的解决办 法是：匹配组合过的Web服务不再被匹配组合。
[0013] 该解决办法的关键点在于：前面被匹配组合过的Web服务，在之后的匹配组合过 程中不会再被选用，这样就避免了循环的出现。
[0014] 该办法最大的缺点是：仅仅考虑了单个输入参数和单个输出参数这一种情况，没 有广泛的适用性。
[0015] 因此，如何研发出一种具有广泛适用性的、前能够避免了循环出现的、组合质量和 组合效率高的Web服务组合技术依然是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
【发明内容】
[0016] 本发明提供一种基于本体的语义Web服务自动组合方法，使用了一种"从右向左" 的匹配组合思路，同时使用了领域本体、类别本体和WordNet这三种本体来增强Web服务及 其参数的语义信息；使用了基于WordNet的语义相似度计算，还使用了优先级从高到低的 完全匹配、语义匹配、同义匹配、近义匹配这四种方式。解决了现有技术中Web服务组合受 实际应用场景限制，组合质量低下的问题。
[0017] 本发明提供一种组合路径标记方法，对每个组合的Web服务标记上路径，利用编 程语言的对象继承思想，在组合分支处，后面的Web服务的路径继承前面的路径；规定本路 径及其父路径为同一路径；同一路径下匹配组合过的Web服务不再被匹配组合。解决现有 技术中避免循环出现的方法仅能应用于单个输入参数和单个输出参数的问题。
[0018] 本发明的一种基于本体的语义Web服务自动组合方法，包括：获取一 Web请求服 务；从Web服务列表中查找到出口语义与Web请求服务的出口语义匹配的所有Web服务WS ; 使用"从右向左"匹配组合算法，从Web服务列表中查找出口语义与Web服务WS的入口语义 匹配的所有Web服务WS'，并将Web服务WS'和Web服务WS的组合作为新的Web服务WS， 直到Web请求服务的所有入口语义与Web服务WS匹配。
[0019] 本发明提供一种基于本体的语义Web服务自动组合方法，使用了一种"从右向左" 的匹配组合思路，能够适用于实际应用场景中的〇个、1个或多个输入参数和1个输出参数 的情况，实际应用的情况大多都包含在内，适用范围广；同时使用了领域本体、类别本体和 WordNet这三种本体来增强Web服务及其参数的语义信息，使组合具有更高的质量，使用领 域本体给Web服务的输入参数和输出参数赋予语义信息，使用类别本体给Web服务自身赋 予语义信息，使用WordNet的同义词集替换参数，扩展参数语义匹配的范围；为了最大限度 地扩展参数匹配的范围，使用了基于WordNet的语义相似度计算；为了保证组合质量的同 时扩展匹配参数的范围，使用了优先级从高到低的完全匹配、语义匹配、同义匹配、近义匹 配这四种方式。
[0020] 本发明提供一种组合路径标记方法，能够保证在0个、1个或多个输入参数和一个 输出参数的情况下，组合时"死循环"不会发生。该组合路径标记方法的关键技术点为：
[0021] (1)对每个组合的Web服务标记上路径，利用编程语言的对象继承思想，在组合分 支处，后面的Web服务的路径继承前面的路径；规定本路径及其父路径为同一路径。
[0022] (2)对现有技术进行改进，该组合路径标记方法为：同一路径下匹配组合过的Web 服务不再被匹配组合。
【附图说明】
[0023] 下面的所附附图是本发明的说明书的一部分，其绘示了本发明的示例实施例，所 附附图与说明书的描述一起用来说明本发明的原理。
[0024] 图1为本发明实施例提供的一种基于本体的语义Web服务自动组合方法的实施方 式一的流程图；
[0025] 图2为本发明实施例提供的一种基于本体的语义Web服务自动组合方法的实施方 式二的流程图；
[0026] 图3为本发明实施例提供的一种基于本体的语义Web服务自动组合方法的实施方 式三的流程图；
[0027] 图4为本发明实施例提供的一种基于本体的语义Web服务自动组合方法的实施方 式四的流程图；
[0028] 图5为本发明实施例提供的一种基于本体的语义Web服务自动组合方法的实施方 式五的流程图；
[0029] 图6为本发明实施例提供的一种基于本体的语义Web服务自动组合方法的实施方 式六的流程图；
[0030] 图7为本发明实施例提供的一种基于本体的语义Web服务自动组合方法的实施方 式七的流程图；
[0031] 图8为本发明实施例提供的一种基于本体的语义Web服务自动组合方法的实施方 式八的流程图；
[0032] 图9为本发明的一种基于本体的语义Web服务自动组合方法的实际应用示例一的 流程图；
[0033] 图10为本发明的一种基于本体的语义Web服务自动组合方法的实际应用示例二 的流程图；
[0034] 图11为本发明的一种基于本体的语义Web服务自动组合方法的实际应用示例一 的类别本体示意图；
[0035] 图12为本发明的一种基于本体的语义Web服务自动组合方法的实际应用示例一 的领域本体示意图；
[0036] 图13为本发明的一种基于本体的语义Web服务自动组合方法的实际应用示例一 的组合示意图一；
[0037] 图14为本发明的一种基于本体的语义Web服务自动组合方法的实际应用示例一 的组合示意图二；
[0038] 图15为本发明的一种基于本体的语义Web服务自动组合方法的实际应用示例一 的组合示意图三；
[0039] 图16为本发明的一种基于本体的语义Web服务自动组合方法的实际应用示例一 的组合示意图四；
[0040] 图17为本发明的一种基于本体的语义Web服务自动组合方法的实际应用示例一 的组合示意图五；
[0041] 图18为本发明的一种基于本体的语义Web服务自动组合方法的实际应用示例一 的组合示意图六；
[0042] 图19为本发明的一种基于本体的语义Web服务自动组合方法的实际应用示例一 的组合示意图七；
[0043] 图20为本发明的一种基于本体的语义Web服务自动组合方法的实际应用示例二 的组合示意图一；
[0044] 图21为本发明的一种基于本体的语义Web服务自动组合方法的实际应用示例二 的组合示意