一種基於神經網絡聚類優化的Web服務發現的實現方法

2023-06-10 23:44:51 1

專利名稱：一種基於神經網絡聚類優化的Web服務發現的實現方法
技術領域：
本發明涉及一種基於神經網絡聚類優化的語義Web服務發現的實現方法，主要用 於解決開放網絡環境下快速、準確和高效地發現滿足用戶需求的Web服務的問題，屬於分 布式計算領域。
背景技術：
隨著網際網路技術的快速發展與普及，如何在開放、動態的網絡環境下實現各類資 源的共享和集成已經成為計算機軟體技術面臨的重要挑戰之一。近年來，越來越多的企業 將其核心業務轉移到網際網路上，電子商務技術已從簡單的Web信息發布發展到網際網路範圍 內的數據共享和信息集成。越來越多的應用表明，Web服務作為一種新型的分布式計算模 型，實現了面向服務的架構，具有良好的封裝性和廣泛適用性，強調開放的標準和協議規 範，採用了通用的數據格式，軟體資源的服務接口完全公開，解決了軟體跨平臺和跨防火牆 訪問等問題。通過軟體資源的集成鬆散耦合，Web服務支持動態的電子商務與應用集成，使 得網絡應用為人們提供服務的能力大大增強，正在成為企業信息規劃、動態電子商務和應 用集成的重要支撐技術。主要的信息技術供應商和應用企業，均已對Web服務提供支持。 例如，SAP、Oracle、IBM、Microsoft、HP等提供了面向服務架構的業務平臺，IBM和HP在其 「適需商務」和「自適應企業」中，倡導使用Web服務作為信息基礎設施的軟構件；Amazon、 Google、Yahoo和eBay等發布了構建網上書店、搜索工具和拍賣的Web服務。然而，由於 Web服務是由分布於網絡上的眾多組織和個人獨立開發，其數量眾多且增長迅速，只有發現 滿足用戶需求的服務，才使得Web服務的組合、調用和監控成為可能。Web服務發現的結果 和效率將直接影響到上層應用系統的功能和質量。因此，如何快速、準確、高效地發現用戶 所需的Web服務成為了制約Web服務發展的一個關鍵性問題。基於語義技術的Web服務發現技術，目前已是Web服務領域的研究熱點之一。 Web服務的語義表示是基於語義技術的Web服務發現技術的前提，一些研究者把Web服務 和語義Web技術融合在一起，提出了許多基於本體的語義Web服務表示方法。如OWL-S (Ontology-based Web Language—Service)、WSMO (Web Service Model Ontology)、SffSO (Semantic Web Service Ontology)>DSD(Diane Service Description)^SAffSDLCSemantic Annotation for WSDL)等，其中前四種語言拋棄了現有的 WSDL(Web Service Description Language)架構，而SAWSDL是在WSDL基礎上，使用本體標註信息對其進行擴展，以支持語義 信息。在這幾種語言中，OWL-S與WSMO受到廣泛關注，是目前兩種主流的語義Web服務描 述語言。雖然這些基於本體的Web服務描述方法豐富了 Web服務的語義信息，消減了服務 表示的歧義，使得服務請求者可以利用語義匹配算法查詢所需服務，改善了服務發現的精 度。但是各領域本體庫的構建和維護需要領域專家的參與，需要耗費大量的人力和物力，而 且更為重要的是，迄今為止仍然缺乏整合和重用現有本體庫的標準，沒有一個統一的基於 本體的語義Web服務語言。因此，若完全拋棄WSDL，而採用全新的語言描述Web服務，將耗 費巨額資源，顯然這是不現實的，正是上述這些難點制約了基於本體的語義Web服務的大規模實際應用。實際上，由於現有的Web服務絕大多數都是使用WSDL語言描述，業已成為工業界 的事實標準，並且被許多開發工具所支持。因此，本發明在不引進新的語言和本體描述Web 服務的前提下，針對基於WSDL語言描述的Web服務，儘可能地利用WSDL文檔描述信息，並 結合WordNet語義擴展、LSI (Latent Semantic Indexing)概念語義空間降維、神經網絡、 核機學習等信息檢索和機器學習技術，提出了一種基於神經網絡聚類優化的Web服務發現 方法。由於Web服務發現的效率和精度很大程度上依賴於服務表示、服務分類以及服務匹 配算法。其中，服務表示方法和服務匹配算法的性能影響著服務發現的精度，而對服務進行 預分類管理，將功能相同或相近的Web服務劃分在一起，從中抽取「元服務」概念來描述每 一類Web服務，進而使用這個「元服務」來輔助Web服務的註冊、查找等，可以大大縮小服務 搜索的匹配空間，從而可以提高Web服務發現的效率。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種基於神經網絡聚類優化的Web服務發現 方法，適用於企業信息規劃、動態電子商務和應用集成，主要用於解決開放網絡環境下快 速、準確地發現滿足用戶需求的Web服務。本發明為解決以上技術問題採用如下技術方案
一種基於神經網絡聚類優化的Web服務發現的實現方法，包括如下步驟
(1)服務提供者開發Web服務並在服務註冊中心註冊發布；
(2)服務註冊中心的WSDL文檔經過服務發現中介的服務表示模塊處理後，生成 WfLSI-VSM語義特徵向量，其步驟是
(21)使用開源軟體WSDL4J對WSDL文檔進行服務解析；
(22)對解析後的WSDL文檔進行分詞、停用詞過濾和抽取詞幹的處理，生成Web服務特 徵詞典；
(23)基於Web服務特徵詞典，使用開源軟體Lucene對WSDL文檔進行詞頻索引處理，生 成VSM詞形特徵向量；
(24)基於WordNet語料庫，使用開源軟體Rita對VSM詞形特徵向量進行語義擴展，生 成W-VSM語義特徵向量；
(25)基於LSI技術對W-VSM語義特徵向量進行詞義消岐和概念語義空間降維，生成 WfLSI-VSM語義特徵向量；
(3)服務發現中介的服務分類模塊對經過步驟(2)處理後的WLSI-VSM語義特徵向量採 用核Batch SOM神經網絡進行分類處理，將所有Web服務按照功能語義自適應地聚類成若 乾子類，並分別生成類標識服務-「元服務」；
(4)服務請求者構造Web服務請求描述文檔並提交給服務發現中介；
(5)採用步驟(2)中的步驟(21)至(25)對步驟(4)的Web服務請求描述文檔進行處理 後，生成相應的查詢請求向量；
(6)服務發現中介的服務匹配模塊以經過步驟(5)處理後的查詢請求向量作為輸入，進 行基於核餘弦相似性測度的Web服務匹配，對匹配結果排序後，將符合查詢請求的top-n個 查詢結果反饋給查詢結果展示模塊；(7)服務請求者根據查詢推薦結果通過Web服務調用支撐模塊調用相應的Web服務。進一步的，前述的基於神經網絡聚類優化的Web服務發現方法，步驟(3)基於核 Batch SOM神經網絡的Web服務分類包括以下步驟
(31)批量輸入所有WLSI-VSM語義特徵向量；
(32)對核BatchSOM神經網絡的神經元權值賦初值；
(33)基於服務相似度度量函數
權利要求
1.一種基於神經網絡聚類優化的Web服務發現的實現方法，其特徵在於，包括如下步驟步驟(1)，服務提供者開發Web服務並在服務註冊中心註冊發布； 步驟(2)，服務註冊中心的WSDL文檔經過服務發現中介的服務表示模塊處理後，生成 WfLSI-VSM語義特徵向量，其步驟是(21)使用開源軟體WSDL4J對WSDL文檔進行服務解析；(22)對解析後的WSDL文檔進行分詞、停用詞過濾和抽取詞幹的處理，生成Web服務特 徵詞典；(23)基於Web服務特徵詞典，使用開源軟體Lucene對WSDL文檔進行詞頻索引處理，生 成VSM詞形特徵向量；(24)基於WordNet語料庫，使用開源軟體Rita對VSM詞形特徵向量進行語義擴展，生 成W-VSM語義特徵向量；(25)基於LSI技術對W-VSM語義特徵向量進行詞義消岐和概念語義空間降維，生成 WfLSI-VSM語義特徵向量；步驟(3 )服務發現中介的服務分類模塊對經過步驟(2 )處理後的WLSI-VSM語義特徵向 量採用核Batch SOM神經網絡進行分類處理，將所有Web服務按照功能語義自適應地聚類 成若干子類，並分別生成類標識服務-「元服務」；步驟(4 )，服務請求者構造Web服務請求描述文檔並提交給服務發現中介； 步驟(5 )，採用步驟(2 )中的步驟(21)至(25 )對步驟(4)的Web服務請求描述文檔進 行處理後，生成相應的查詢請求向量；步驟(6)，服務發現中介的服務匹配模塊以經過步驟(5)處理後的查詢請求向量作為 輸入，進行基於核餘弦相似性測度的Web服務匹配，對匹配結果排序後，將符合查詢請求的 top-n個查詢結果反饋給查詢結果展示模塊；步驟(7 )，服務請求者根據查詢推薦結果通過Web服務調用支撐模塊調用相應的Web服務。
2.根據權利要求1所述的基於神經網絡聚類優化的Web服務發現的實現方法，其特徵 在於，步驟(3)基於核Batch SOM神經網絡的Web服務分類包括以下步驟(31)批量輸入所有WLSI-VSM語義特徵向量；
3.根據權利要求1所述的基於神經網絡聚類優化的Web服務發現的實現方法，其特徵 在於，步驟(6)基於核餘弦相似性測度的Web服務匹配包括以下步驟(61)輸入查詢請求向量和經過步驟(3)處理後的服務子類及相應的「元服務」；(62)計算查詢請求向量與元服務的核餘弦相似度；(63)選擇和查詢請求向量最相似的元服務對應的服務子類作為服務候選集；(64)計算查詢請求向量與服務候選集中所有服務的核餘弦相似度；(65)根據核餘弦相似度降序排列服務候選集；(66)輸出top-n個符合查詢請求的相關Web服務。
全文摘要
本發明提供一種基於神經網絡聚類優化的Web服務發現的實現方法，主要用於解決開放網絡環境下快速、準確地發現滿足用戶需求的Web服務。本發明由服務請求子系統、服務提供子系統、服務註冊中心和服務發現中介子系統四部分組成。其中服務發現中介子系統是該系統的核心構件，包括服務表示模塊、服務分類模塊和服務匹配模塊。本發明實現了一個聚類優化的語義Web服務發現原型系統，真實Web服務數據集上的評測結果表明，本發明不僅具有較高的服務發現效率和精度，而且實現簡單，系統靈活，代價低，易推廣。
文檔編號H04L29/08GK102123172SQ20111004606
公開日2011年7月13日 申請日期2011年2月25日 優先權日2011年2月25日
發明者張迎周, 楊庚, 王傳棟, 許建, 陳燕俐, 陳蕾 申請人:南京郵電大學