基于功能语义的Web服务发现方法

【摘要】随着Web技术的发展，现有的Web服务发现技术已不能满足使用者的需求了，随着科学家的积极钻研和探索，基于功能语义的Web服务发现方法缓解了使用者的需要。

【关键词】Web技术；功能语义；服务发现；方法

中图分类号： H13 文献标识码： A 文章编号：

前言

文章介绍了Web服务发现方法的现状，分析了现在主要的Web服务方式的不足之处，并对基于功能语义的Web服务发现方法的运行机制加以分析，证明其合理性。

二、Web服务发现方法现状

服务发现是服务计算研究领域的核心问题之一，其研究目标主要关注如何实现服务提供者和使用者间的互操作，从而使服务发挥最大效能，更好地满足用户需求．现有的服务发现方法主要分为以下两类：

句法级的服务发现

大多采用WSDL标准描述服务，通过关键字匹配进行服务搜索，如UDDIEJ和ebXMLregistry就都提供了基于预定义分类的服务发现机制．这种发现机制着重定义服务的接口和实现细节，而忽略了对服务功能与行为的语义描述．所以其实现简单，但查全率和查准率较低，且不能有效地支持用户基于功能语义进行服务发现。

语义级的服务发现

大多基于描述服务的上层本体，实现服务的自动语义匹配和搜索．这种方法增强了对Web服务的语义描述，实现上主要是基于本体通过逻辑推理进行服务匹配，这种服务发现方法可以满足用户基于语义进行服务发现的目的，且具有查准率高的优点．但其web服务描述语言，却并不全面．首先，它们对Web服务功能的概要描述过于笼统、简单，其次，虽然分别通过输入／输出多数、前置／后置条件(即lOPE)来完善对服务能力的刻画，但通常情况下，用户的服务发现请求很难如此完整地指定服务的lOPE．同时这种服务发现方法大都是基于语义Web的，而语义Web真正投入实际应用还存在距离．因此这种Web服务发现方法的灵活性较差、匹配效率较低，且实用性不强。

在实际应用中，用户迫切需要的是轻量级的、可以灵活有效的支持基于功能语义服务搜索的服务发现方法．通过上述分析可以看出，现有的web服务发现方法并不能很好满足用户的实际需要。

三、Web服务的功能语义描述

Web服务包含了一系列操作和方法，在一定程度上可以认为Web服务是面向特定领域完成一系列工作的复杂应用程序。所以，Web服务及其操作的功能都可以用由名词和动词组成的动宾短语来描述。例如一个实现酒店预定功能的Web服务，包含两个操作：酒店查询和酒店预定。可以采用“hotelbook”来描述服务的功能，采用“hotelquery”和“hotelbook”来描述服务的两个操作。在实际应用中，Web服务实现的功能可能更为复杂，如：五星级酒店预定系统。所以在使用动宾短语对服务进行基本功能描述的基础上，还要进一步加入具体的约束对服务的功能进行限定与说明。例如：可以将操作“预定五星级酒店”的功能描述为“hotelbook”，同时加入“star=5”的约束。

定义1：Web服务操作的功能语义描述：

F=(object，action，constraint)(1)

object={CIC∈C}，表示操作所针对的对象或客体，其中C为某领域描述客体的概念的集合，如hotel，airline，car等。

action={ClC∈C1，}，表示操作针对某一具体客体进行的动作和行为，其中c1，为某领域表示客体相关动作的概念集合，如book，query、buy等。constraint表示操作针对某一具体客体进行某种动作和行为时要遵守的规范和约束，其中(i=l，…，n)为原子谓词，表示一个具体的约束，由具有一定语义的约束术语作为变量加上相应的运算符(算术运算符或比较运算符)和字面量组成。由于操作可能具有零个以上的多个约束，所以这里将约束定义为由逻辑操作符and连接起来的多个原子谓词所组成的复杂表达式。如(1O0

按照上述定义，实现五星级酒店预定功能的操作可以用三元组(hotel，book，star=5)来描述。根据上述分析，采用定义1所示的三元组可以描述Web服务的功能。但这种描述方式不够全面，这是由于Web服务包含着多个操作，具有相似功能语义描述的Web服务可能提供了不同的操作。Web服务的功能语义描述应该在描述服务自身功能的同时，表现出服务由多个操作组成的特性。定义2：设Web服务包含n个操作，且n≥1，其中表示Web服务的基本功能语义描述，为Web服务包含的所有操作的功能语义描述集合。

从上面的定义可以看出，Web服务功能语义描述是一系列的三元组，且三元组的核心是object，action是对object进行的动作和行为，constraint是对object范围和属性的限定与规范。通过Web服务功能语义描述的定义，服务提供者可以更加全面的基于功能语义描述Web服务。同时也在服务提供者和用户之间建立起服务功能描述方式的约定。

四、基于功能语义的Web服务发现方法的相关机制

为了可以基于功能语义进行Web服务发现，同时在进行服务发现时有效地避免语义异构问题，本文提出了一种功能语义标注机制，从而利用领域功能本体定义的知识，让服务提供者和用户对Web服务的功能描述具有共同的语义理解，避免语义冲突．

1.功能语义标注机制

功能语义标注机制是要利用领域功能本体定义的概念完全地或部分地替换服务功能语义描述所使用的相关术语和概念，从而生成一种用来注释服务功能的语义标签．语义标注并不能代替Web服务的功能语义描述，它只是对Web服务功能的进一步解释和说明．其目的是要以一种全局描述对服务的功能进行标识．

服务的语义标注采用半自动的方式实现．服务发现系统首先将服务的功能描述进行分词处理，得到一系列服务功能描述术语．对于这些描述术语，依赖同义词匹配等字符串匹配算法发现它们在本体中可能对应的本体概念．服务发现系统为服务提供者提供了语义标注概念选择接口，服务提供者可以通过该接口从一个描述术语可能对应的多个本体概念中，选择出最为适当的本体概念作为该描述术语的标注。

2.基于功能语义的Web服务发现

基于功能语义标注机制，本文将基于功能语义的Web服务发现分为两个阶段(如图3所示)：阶段和发现阶段．阶段主要是Web服务进行预处理，为服务发现进行前期准备；发现阶段则是对用户功能需求进行处理，将用户需求与服务进行匹配，发现满足用户需要的Web服务，并将发现结果反馈给用户．其中：

（一）阶段负责对Web服务进行功能语义扩充和标注处理．

功能语义扩充是为Web服务增加功能语义描述信息，为服务提供者提供描述服务功能的接口．

功能语义抽取是对Web服务的描述文档进行解析．从中抽取出服务及其操作的功能语义描述信息，按照Web服务功能描述模型，生成描述服务及其操作功能的一系列三元组．

标注处理将生成由功能语义抽取得到的一系列三元组的语义标注．它利用包括分词、同义词匹配等字符串匹配算法找到与服务描述术语对应的本体概念，并根据服务提供者的选择，生成每一三元组对应的语义标注，最终生成服务的语义标注。

五、结束语

基于功能语义的Web服务发现方法解决了服务使用者的一些难题，但其并不完善，如匹配细节等方面还需加强，这还需要大家共同的努力加以完善。

参考文献：

[1]叶蕾，张斌．基于功能语义的Web服务发现方法[J].计算机研究与发展,2007(4).

[2]刘奎,王一宾.基于语义的Web服务发现方法的研究[J].计算机工程与设计,2008(10).

[3]邓水光,尹建伟,李莹.基于二分图匹配的语义Web服务发现方法[J]．计算机学报，2008.