Контекстне співставлення ВЕБ-сервісів у вирішенні задачі виявлення. Онтологічні підходи

Abstract

Співставлення є невід’ємною складовою всіх задач веб сервісів. Ефективна реалізація процесу співставлення сервісів та пошукового запиту, або сервісів один з одним гарантує успішне вирішення задачі виявлення сервісів, побудови найкращого покриття пошукового запиту та складного композитного сервісу, що забезпечує реалізацію поставленої бізнес-задачі. Всі веб сервіси мають власні особливості, вирішують різні задачі, використовують різні методи, але всі вони також мають певні характеристики: функціональну та процесну моделі представлення, мову формального опису, протокол взаємодії, спільні типи елементів, такі як ідентифікатори, повідомлення, параметри тощо. Це дозволяє класифікувати їх певним чином, а аналіз цих характеристик – виділити елементи та аспекти процесу співставлення. Процес знаходження сервісів повинен враховувати структурну, синтаксичну та семантичну відповідність сервісів, містити порівняльний аналіз сервісів за максимально можливою кількістю характеристик, що є значимими для співставлення. Він має бути покроковим та побудований таким чином, щоб кожний крок скорочував множину сервісів-кандидатів, залишаючи сервіси з більшим ступенем відповідності. Для цього необхідні алгоритми, які повертають кількісні оцінки відповідності при виконанні кожного кроку, кожного типу співставлення, та алгоритми, що в змозі ефективно узагальнити ці оцінки для виведення кінцевих значень близькості сервісів та запиту. Дані дослідження присвячені питанням використання апарату дескриптивних логік (ДЛ) для співставлення веб сервісів за їх контекстними описами, що, як правило, містять інформацію про призначення сервісів, їх область застосування, бізнес-функції тощо. Тобто це інформація, яка представляє семантику сервісу, але в текстовій формі, не зручній для автоматизованої обробки. В даній роботі пропонується онтологічний підхід до співставлення веб сервісів за контекстом. Визначено розширення раніше запропонованої ДЛ онтології сервісу верхнього рівня. Даний підхід також передбачає використання спеціальної онтології загального текстового опису сервісу, фрагмент таксономії якої наведений у роботі. Ця онтологія повинна охоплювати всі важливі семантичні аспекти контекстних описів, і не лише сприяти визначенню відповідності сервісу та запиту, але й дозволяти семантично категорізувати наявні сервіси: за предметною областю, за функціями, що реалізуються.

Сопоставление (matching) – неотъемлемая составляющая фактически всех задач веб сервисов. Эффективная реализация процесса сопоставления сервисов с поисковым запросом, или друг с другом гарантирует успешное решение задач нахождения нужных сервисов, построения наилучшего покрытия поискового запроса и сложного композитного сервиса, реализующего поставленную бизнес-задачу. Все веб сервисы имеют свои особенности, решают разные задачи, используют разные методы, однако они все также имеют определенный набор характеристик: функциональную и процессную модели, формальный язык описания, протокол взаимодействия, общий набор типов элементов, таких как идентификаторы, служебные сообщения, параметры и т. д. Это позволяет классифицировать их определенным образом, а анализ этих характеристик – выделить элементы и аспекты процесса сопоставления. На сегодняшний день существует огромное количество сервисов, и их число постоянно растет, а процесс нахождения сервисов, соответствующих запросу, очень сложный и многогранный. Он должен учитывать структурное, синтаксическое, но, прежде всего, семантическое соответствие сервисов, обеспечивать их сравнительный анализ по максимально возможному числу характеристик, значимых для сопоставления. Процесс должен быть пошаговым и построенный таким образом, чтобы каждый шаг сокращал множество сервисов-кандидатов, оставляя сервисы с большей степенью соответствия. Для этого нужны алгоритмы, которые возвращают количественные оценки соответствия при выполнении каждого шага, каждого типа сопоставления, и алгоритмы, эффективно обобщающие эти оценки для вывода конечных значений близости сервисов и запроса. Данные исследования посвящены вопросам использования аппарата дескриптивных логик для сопоставления веб сервисов по описаниям их контекстов, которые, как правило, содержат информацию о назначении сервисов, про область их использования, бизнес-функции и т. д. То есть это как раз информация, представляющая семантику сервиса, но в текстовой форме, не удобной для автоматизированной обработки. Существует немало исследований, которые пытаются решить эту проблему, применяя к контекстным описаниям сервисов стандартные методы текстового анализа. В данной работе предлагается онтологический подход к сопоставлению веб сервисов по контексту. Определено расширение ранее предложенной ДЛ онтологии сервиса верхнего уровня. Данный подход предусматривает также использование специальной онтологии общего текстового описания сервиса, фрагмент таксономии которой представлен в работе. Эта онтология должна охватывать все важные семантические аспекты контекстных описаний, и не только способствовать определению соответствия сервиса и запроса, но и позволять семантически категорировать имеющиеся сервисы: по предметной области, реализуемым функциям и т. д.

Matching is integral part of all web services tasks. The effective implementation of the process of matching services with a search query, or with each other, ensures successful resolving of the problems of service discovery, building the best coverage of the search query and a complex composite service that implements the business task. All web services have own characteristics, solve different problems, use different methods, but they all also have a certain set of characteristics: functional and process models, formal description language, communication protocol, a common set of element types, such as identifiers, service messages, parameters and etc. This allows to classify services in a certain way, the analysis of these characteristics permits to define the elements and aspects of the comparison process. Today there is a huge number of services, and their number is constantly growing, and the process of services discovery is very complex and multifaceted. It should take into account the structural, syntactic, but, first of all, the semantic suitability of services, to ensure their comparative analysis according to the maximum possible number of characteristics that are significant for matching. It should be step-by-step process and it has be designed in such a way that each step reduces the set of candidates, leaving services with a greater degree of compliance. This requires algorithms that return quantitative estimates for each step, each type of matching, and algorithms that effectively generalize these estimates to define the final values of the proximity of services and the request. These researches are devoted to problems of using the descriptive logics formalisms for web services matching by their contexts, which, as a rule, contain information about the services purposes, the area of use, business functions, etc. That is, it is information representing the semantics of the service, but in text form, that is not convenient for automated processing. There are many studies that try to solve this problem by applying standard text analysis methods to contextual service descriptions. This study proposes an ontological approach to matching web services by context. It is determined the extension of the previously proposed the top-level service DL ontology. It also involves the use of a special ontology of the general textual service description, a fragment of the taxonomy of which is presented in the paper. This ontology should cover all important semantic aspects of contextual descriptions. It have not only promote to determining the matching a service and a request, but it also have to allow semantically categorizing the available services: by subject area, implemented functions, etc.