Web服务语义的代数规约到本体描述的转换及评估方法技术

本发明专利技术公开了一种Web服务语义的代数规约到本体描述的转换及评估方法，包括两部分：1）实现两种Web服务语义描述方法的自动转换，即代数规约到本体描述的转换；2）对1)中转换所得的本体描述进行自动评估。代数规约到本体描述的转换使得代数规约形式化方法在支持自动化测试和验证的同时，也能够支持高效的服务搜索，从而提高Web服务的功能正确性和可用性。为验证转换所得的本体描述是高质量的，提出面向Web服务语义描述的本体质量模型，采用4个客观质量标准，从4个维度构造8个度量要素，通过37个度量值来评估转换所得的本体描述。本发明专利技术提出的代数规约到本体描述的转换是可行和有效的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及语义Web服务领域，具体涉及一种面向Web服务语义的代数规约与本体描述的转换及评估方法。
技术介绍
随着信息化时代的到来，Web服务由于其自身的自治性、平台独立性以及服务技术的广泛性，在电子商务、企业应用等领域扮演着愈发重要的角色。它是一种可以被描述和发现，可通过可扩展标记语言(extensiblemarkuplanguage，XML)、统一标记语言和标准协议在各种网络中获得的软件应用系统。Web服务描述是指对服务请求者的需求和服务提供者发布的服务进行统一的描述，以便于服务发现。服务描述的发展过程可以分为基于关键字、基于语法和基于语义描述三个阶段。前两种描述方法的研究相对成熟，但其描述能力有限、灵活性和扩展性较差，且缺乏对服务的语义描述。近年来，语义Web服务致力于开发“以计算机可处理的形式表示信息的语言”，引起研究人员越来越多的关注。目前Web服务语义描述分为两大类，即基于形式化方法的描述和基于本体的描述，前者使用数学符号来形式化定义软件系统的功能，而后者使用在应用领域本体中定义的词汇对服务进行标注。形式化方法高度抽象，它们独立于任何的实现细节，适合于机器处理，可用于自动化测试。这些特点适用于面向服务工程，尤其对于动态组合的服务来说，必须采用自动化的测试方法。但是基于形式化方法的服务描述不能够直接支持有效的服务搜索。而基于本体的服务描述用于表述某个领域的信息，使服务描述带有语义，同时采用描述逻辑进行推理，使服务的语义能被机器所“理解”，便于服务的自动发现和组合。因此，为了使基于形式化方法的服务描述既支持自动化测试和验证,又支持高效的服务搜索，本专利技术提出一种面向Web服务语义的代数规约与本体描述的转换及评估方法。国内外已有研究集中在模型图与本体描述之间的转换，如Kim提出将UML模型图转换为OWL-S表示的本体描述，Thomas提出将不同语言所表示的本体统一表示成一种便携式本体规范使得它们能够共享和重用信息，Staab提出本体公理建模的方法。与代数规约转换相关的一项已有研究工作由Doell和Dosch提出，他们将传统代数规约基调转换为面向对象类基调。然而，传统代数规约基调不能用于定义服务，而且传统代数规约语言也不能够区分领域知识和服务功能语义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供面向Web服务语义的代数规约与本体描述的转换及评估方法。1、实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种Web服务语义的代数规约到本体描述的转换及评估方法，包括以下两个步骤：步骤一：将基于代数规约的Web服务语义描述转换为本体描述，本体描述包括两个部分：一个通用的领域本体抽象模型和服务功能OWL-S描述；步骤二：提出一个本体质量模型对转换得到的本体描述进行评估。本专利技术与现有技术相比，其显著优点为：(1)本专利技术提出了一种Web服务语义的代数规约到本体描述的转换方法，现有技术主要集中于模型图与本体描述之间的转换，以及对代数规约传统基调的转换，还没有对两种描述语言的转换。而本专利技术首次在Web服务语义两种描述方法之间建立互通，实现代数规约和本体描述的转换。该方法使得基于代数规约的Web服务语义描述在支持自动化测试和验证的同时，也支持高效的服务搜索，从而同时提高Web服务的功能正确性和可用性。(2)本专利技术提出了一种对Web服务语义本体描述的评估方法。现有评估方法中的质量标准大部分比较主观且不容易度量，而本专利技术提出一个可客观度量的本体质量模型，从4个客观质量标准、4个维度构造8个度量要素，通过37个度量值评估转换所得的本体描述。本专利技术提出的评估方法具有以下优点：1)客观性：本专利技术提出的评估模型的质量标准是基于客观度量的，其中部分度量值都是首次提出的，如将待测本体与黄金标准本体比较所得的语义覆盖和语义兼容的度量值；2)独立于语言：本专利技术提出的37个度量值基于一个通用的抽象领域本体模型，而不是基于任何一种具体的本体定义语言。这些度量值覆盖了本体的词法、结构、语义和上下文，因此这些度量值具有良好的通用性，可用于多种Web服务的本体描述语言。3)面向应用：本专利技术提出了一系列特定的面向Web服务语义描述的度量值，这些度量值用来评价Web服务语义本体描述能力，描述了Web服务语义的可定义性和定义复杂性。(3)本专利技术将提出的转换及评估方法应用于实际Web服务中，进行大量的案例研究，结果显示转换所得的本体描述质量令人满意，从而表明代数规约到本体描述的转换是可行和有效的，因此Web服务语义的两种描述技术是互通的。附图说明图1是SOFIA规约与OWL-S描述的转换图。图2是面向服务计算的形式化工程环境之转换子系统架构图。图3是本体质量模型图。具体实施方式本专利技术是面向服务计算的形式化工程中的一个研究课题，提出了一种Web服务语义的代数规约到本体描述的转换和评估方法，该方法的所有过程如图2所示。首先构造一系列转换规则实现代数规约到本体描述的自动转换，然后根据本体质量模型评估转换所得的本体描述自动生成度量值。该方法的具体实现包括以下5个步骤：步骤1：解析Web服务描述，自动生成SOFIA规约的基调部分，在此基础上人工书写SOFIA规约的公理部分，构造完整的SOFIA规约；步骤2：解析SOFIA规约，自动检查规约语法以及公理等式类型是否正确，自动生成解析树，并将解析树保存到规约数据库中；步骤3：根据定义的转换规则，从解析树中提取领域本体，并生成Web服务语义描述，将领域本体存储到本体数据库中；步骤4：通过dom4j解析技术提取Web服务的标准领域本体，并保存到本体数据库；步骤5：通过匹配技术分析转换所得的本体和标准领域本体，进行词法匹配和语义推导处理，自动计算37个度量值并返回度量结果。下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述。1、本专利技术所要解决的问题是：(1)如何使得基于代数规约的服务描述在支持自动化测试和验证的同时,也能够支持高效的服务搜索？(2)如何证明基于代数规约的服务描述到本体描述的转换是可行和有效的？如何证明Web服务语义的两种描述技术是互通的？2、本专利技术的解决技术方案是：(1)对于第一个问题，本专利技术提出了一种Web服务语义的代数规约到本体描述的转换方法，构造一系列规则将代数规约分别转换成领域本体和服务功能描述。(2)对于第二个问题，本专利技术提出了一种面向Web服务语义的本体描述评估方法，该方法采用4个客观质量标准，从4个维度构造8个度量要素及37个度量值来评估转换所得的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Web服务语义的代数规约到本体描述的转换及评估方法，其特征在于包括以下两个步骤：步骤一：将基于代数规约的Web服务语义描述转换为本体描述，本体描述包括两个部分：一个通用的领域本体抽象模型和服务功能OWL‑S描述；步骤二：提出一个本体质量模型对转换得到的本体描述进行评估。

【技术特征摘要】
1.一种Web服务语义的代数规约到本体描述的转换及评估方法，其特征在于包括以下
两个步骤：
步骤一：将基于代数规约的Web服务语义描述转换为本体描述，本体描述包括两个部
分：一个通用的领域本体抽象模型和服务功能OWL-S描述；
步骤二：提出一个本体质量模型对转换得到的本体描述进行评估。
2.根据权利要求1所述的Web服务语义的代数规约到本体描述的转换及评估方法，其特
征在于：步骤一中代数规约到本体描述的转换具体为：
1)首先定义6条转换规则，应用这些规则从代数规约中提取Web服务的领域本体抽象模
型；给定一个服务Sv的规约(S,Σ,Ax)，其中S是类子及类子间关系的集合，Σ是类子上操作
的集合，首先从代数规约中提取一个抽象模型表示的领域本体(C,I,A,R)，其中C表示类，I
表示实例，A表示属性，R表示类之间的关系；其转换规则为：
规则1：对于规约中的每个类子s∈S，转换成本体的一个类c∈C；
规则2：对于规约单元中的每个扩展关系转换成本体的一个is-a关系：(c,c')∈
is-a，其中规约中的类子s对应本体的类c,规约中的类子s'对应本体的类c'；
规则3：对于规约单元中的每个使用关系，转换成本体的一个has-a关系：(c,c')∈has-
a，其中规约中的类子s对应本体的类c，规约中的类子s'对应本体的类c'；
规则4：对于类子s上的每个常操作转换成本体中类c的实例Ic，其中规约中的
类子s对应本体的类c；
规则5：对于类子s上的每个变操作s→s'，分为以下两种情况：
①若s'是一个基本数据类型，则转换成本体中类c的属性Ac，该属性类型是data
property，其中规约中的类子s对应本体的类c；
②若s'是一个类子，则转换成本体中类c的属性Ac，该属性类型是objectproperty，
其中规约中的类子s对应本体的类c；
规则6：对于类子s上的每个一般操作w→w'，转换如下：
①转换成本体的一个类c；
②对于每个si∈w，转换成本体中一个isdomainof关系：③对于每个si∈w'，转换成本体中一个iscodomainof关系：具体
如下表：
表1代数规约与领域本体的转换规则
2)在领域本体的基础上，定义1条规则生成Web服务功能的OWL-S描述；
规则7：对于服务Sv中的类子s上的一般操作w→w'，
①生成一个服务描述文件框架；
②生成一个serviceName元素，其值为③对于每个si∈w，生成一个hasInput元素，其值为Sv.owl#si；
④对于每个si∈w'，生成一个hasOutput元素，其值为Sv.owl#si。
3.根据权利要求1所述的Web服务语义的代数规约到本体描述的转换及评估方法，其特
征在于：步骤二中对转换所得本体的评估提出的本体质量模型，该本体质量模型包括4个客
观质量标准...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘冬梅，杨芸菲，吴献，朱鸿，陈颖，张鑫，兰斌，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32