Applying Description Logics with Concrete Domains to Solve the Problems of Semantic Web Services Discovery and Composition
This research is one of the branches of a general scientific and applied problem, namely, the problem of using and developing ontological approaches with descriptive logics (DL) apparatus to obtain the effective automated solution of complex business task based on service-oriented architecture. The...
Збережено в:
| Дата: | 2023 |
|---|---|
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
Інститут програмних систем НАН України
2023
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://pp.isofts.kiev.ua/index.php/ojs1/article/view/522 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Problems in programming |
| Завантажити файл: |  |
Репозитарії
Problems in programming| id |
pp_isofts_kiev_ua-article-522 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| resource_txt_mv |
ppisoftskievua/f8/df67a015ca11b0bc3849ca642bc67df8.pdf |
| spelling |
pp_isofts_kiev_ua-article-5222023-06-25T06:18:24Z Applying Description Logics with Concrete Domains to Solve the Problems of Semantic Web Services Discovery and Composition Застосування дескриптивних логік з конкретними доменами до вирішення задач виявлення та композиції семантичних веб сервісів Zakharova, O.V. description logics; ontology of the web services UDC 004.94 дескриптивні логіки; онтологія задачі веб сервісу УДК 004.94 This research is one of the branches of a general scientific and applied problem, namely, the problem of using and developing ontological approaches with descriptive logics (DL) apparatus to obtain the effective automated solution of complex business task based on service-oriented architecture. The base idea of the proposed method is the maximal ontologization, that is, all aspects of the task are determined by means of DL ontologies. The proposed ontology system is based on five basic types of ontologies, namely:(1) an ontology of general entities for defining the characteristics of the service’s context, (2) an ontology of the application domain to formalize and unify semantical descriptions of web services, (3) the top-level ontology of web services for the DL formalization of the definition of the web services in general, (4) the ontologies of the web services tasks, which provide a formal representation of the tasks on all stages of web services life cycle, and (5) the ontologies of specific web services. All listed ontologies are related. Such, ontologies of the last type include links to all other above-mentioned ontologies and, together with them, provide a unified formally defined semantic resource, which enables the automatic solution of web service tasks. The focus of this study is the applying descriptive logics with concrete domains to the formalization of such basic semantic web services tasks as the web services discovery and composition. In this article, the ontologies of the web services tasks are defined as an extension of the general top-level web service ontology with special complex concepts. Their elements are pairs of “web service-goal (request)”/”web service-web service”, which are compared according to the task being solved. Also, on their basis, special complex concepts are determined, which specify a set of found similarities between existing services and a goal in the discovery task, or «predecessor-follower» type responsibilities of web services to build a composite service. The proposed TBox statements are constructed using descriptive logic with concrete domains 𝓐𝓛𝓒(𝓓). For this purpose, a concrete domain is defined as a pair of sets: (1) the union of sets of possible subsets of the set of individuals of the Parameter concept and possible subsets of the set of individuals of the Context concept, and (2) a set of predicates defined on it. Such definition of the concrete domain provides possibility of using only functional roles to construct the DL statements of complex concepts DiscoveryServices and CompositionObject for determining corresponding web services tasks. Note, the defined tasks and web services ontologies cover only simplified model of the representation of web services, in particular, functional Input/Output model extended by contexts descriptions. They provide the basis for further improvement by expanding this model and involving additional characteristics of both functional and process models of representation to the specified task ontologies. This will certainly increase the accuracy of the obtained result, but is the subject of further research.Prombles in programming 2022; 3-4: 207-215 Дане дослідження є частиною загальної науково-прикладної задачі, а саме, проблеми використання та розробки онтологічних підходів із застосуванням апарату дескриптивних логік (ДЛ) для ефективного автоматизованого вирішення складних бізнес-задач, що базуються на сервіс-орієнтованій архітектурі. В основу запропонованого підходу покладено ідею максимальної он- тологізації, тобто всі аспекти проблеми визначаються засобами ДЛ онтологій. Запропонована онтологічна система спирається на п’ять базових типів онтологій, а саме: (1) онтологію загальних прикладних понять для визначення характеристик контексту,(2) онтологію прикладного домену для уніфікації та семантизації області застосування веб- сервісів, (3) загальну онтологію веб сервісу верхнього рівня для ДЛ формалізації визначення сервісу як об’єкта в цілому, (4) онтології задач веб сервісів, які забезпечують формальне представлення саме відповідних задач та (5) онтології конкретних сервісів, що забезпечують уніфікований формально визначений семантизований ресурс, який у сукупності з вище названими онтологіями уможливлює автоматичне вирішення задач веб сервісів. Фокусом цього дослідження є проблема застосування дескриптивних логік із кон- кретними доменами до формалізації описів таких базових задач семантичних веб- сервісів, як їх виявлення та композиція. В роботі визначені онтології задач виявлення та композиції семантичних веб сервісів як розширення базової онтології веб сервіса верхнього рівня спеціальними складними концептами, елементами яких є пари сервіс-запит/сервіс-сервіс, які спів- ставляються відповідно до задачі, що вирішується. А також на їхній основі, визначені спеціальні концепти, що уособлюють множину встановлених подібностей між наявними сервісами та пошуковим запитом у задачі виявлення, або відповідностей сервісів типу «попередник-послідовник» для побудови ланцюжка композитного сервісу. Запропоновані твердження TBox побудовані за допомогою дескриптивної логіки з конкретними доменами 𝓐𝓛𝓒(𝓓). Для цього визначений конкретний домен як пара: (1) об’єднання сукупностей можливих підмножин множини індивидів концепту Parameter й можливих підмножин множини індивидів концепту Context, та (2) визначений на ньому набір предикатів. Наведені в роботі онтології задач веб-сервісів охоплюють спрощену модель представлення веб- сервісів та передбачають подальше вдосконалення шляхом розширення моделі представлення сервісу, що розглядається, та залучення додаткових характеристик як функціональної так і процесної моделей представлення до вказаних онтологій задач. Це безперечно підвищить точність отриманого результату, але є предметом подальших досліджень.Prombles in programming 2022; 3-4: 207-215 Інститут програмних систем НАН України 2023-01-23 Article Article application/pdf https://pp.isofts.kiev.ua/index.php/ojs1/article/view/522 10.15407/pp2022.03-04.207 PROBLEMS IN PROGRAMMING; No 3-4 (2022); 207-215 ПРОБЛЕМЫ ПРОГРАММИРОВАНИЯ; No 3-4 (2022); 207-215 ПРОБЛЕМИ ПРОГРАМУВАННЯ; No 3-4 (2022); 207-215 1727-4907 10.15407/pp2022.03-04 uk https://pp.isofts.kiev.ua/index.php/ojs1/article/view/522/574 Copyright (c) 2023 PROBLEMS IN PROGRAMMING |
| institution |
Problems in programming |
| baseUrl_str |
https://pp.isofts.kiev.ua/index.php/ojs1/oai |
| datestamp_date |
2023-06-25T06:18:24Z |
| collection |
OJS |
| language |
Ukrainian |
| topic |
description logics ontology of the web services UDC 004.94 |
| spellingShingle |
description logics ontology of the web services UDC 004.94 Zakharova, O.V. Applying Description Logics with Concrete Domains to Solve the Problems of Semantic Web Services Discovery and Composition |
| topic_facet |
description logics ontology of the web services UDC 004.94 дескриптивні логіки онтологія задачі веб сервісу УДК 004.94 |
| format |
Article |
| author |
Zakharova, O.V. |
| author_facet |
Zakharova, O.V. |
| author_sort |
Zakharova, O.V. |
| title |
Applying Description Logics with Concrete Domains to Solve the Problems of Semantic Web Services Discovery and Composition |
| title_short |
Applying Description Logics with Concrete Domains to Solve the Problems of Semantic Web Services Discovery and Composition |
| title_full |
Applying Description Logics with Concrete Domains to Solve the Problems of Semantic Web Services Discovery and Composition |
| title_fullStr |
Applying Description Logics with Concrete Domains to Solve the Problems of Semantic Web Services Discovery and Composition |
| title_full_unstemmed |
Applying Description Logics with Concrete Domains to Solve the Problems of Semantic Web Services Discovery and Composition |
| title_sort |
applying description logics with concrete domains to solve the problems of semantic web services discovery and composition |
| title_alt |
Застосування дескриптивних логік з конкретними доменами до вирішення задач виявлення та композиції семантичних веб сервісів |
| description |
This research is one of the branches of a general scientific and applied problem, namely, the problem of using and developing ontological approaches with descriptive logics (DL) apparatus to obtain the effective automated solution of complex business task based on service-oriented architecture. The base idea of the proposed method is the maximal ontologization, that is, all aspects of the task are determined by means of DL ontologies. The proposed ontology system is based on five basic types of ontologies, namely:(1) an ontology of general entities for defining the characteristics of the service’s context, (2) an ontology of the application domain to formalize and unify semantical descriptions of web services, (3) the top-level ontology of web services for the DL formalization of the definition of the web services in general, (4) the ontologies of the web services tasks, which provide a formal representation of the tasks on all stages of web services life cycle, and (5) the ontologies of specific web services. All listed ontologies are related. Such, ontologies of the last type include links to all other above-mentioned ontologies and, together with them, provide a unified formally defined semantic resource, which enables the automatic solution of web service tasks. The focus of this study is the applying descriptive logics with concrete domains to the formalization of such basic semantic web services tasks as the web services discovery and composition. In this article, the ontologies of the web services tasks are defined as an extension of the general top-level web service ontology with special complex concepts. Their elements are pairs of “web service-goal (request)”/”web service-web service”, which are compared according to the task being solved. Also, on their basis, special complex concepts are determined, which specify a set of found similarities between existing services and a goal in the discovery task, or «predecessor-follower» type responsibilities of web services to build a composite service. The proposed TBox statements are constructed using descriptive logic with concrete domains 𝓐𝓛𝓒(𝓓). For this purpose, a concrete domain is defined as a pair of sets: (1) the union of sets of possible subsets of the set of individuals of the Parameter concept and possible subsets of the set of individuals of the Context concept, and (2) a set of predicates defined on it. Such definition of the concrete domain provides possibility of using only functional roles to construct the DL statements of complex concepts DiscoveryServices and CompositionObject for determining corresponding web services tasks. Note, the defined tasks and web services ontologies cover only simplified model of the representation of web services, in particular, functional Input/Output model extended by contexts descriptions. They provide the basis for further improvement by expanding this model and involving additional characteristics of both functional and process models of representation to the specified task ontologies. This will certainly increase the accuracy of the obtained result, but is the subject of further research.Prombles in programming 2022; 3-4: 207-215 |
| publisher |
Інститут програмних систем НАН України |
| publishDate |
2023 |
| url |
https://pp.isofts.kiev.ua/index.php/ojs1/article/view/522 |
| work_keys_str_mv |
AT zakharovaov applyingdescriptionlogicswithconcretedomainstosolvetheproblemsofsemanticwebservicesdiscoveryandcomposition AT zakharovaov zastosuvannâdeskriptivnihlogíkzkonkretnimidomenamidoviríšennâzadačviâvlennâtakompozicíísemantičnihvebservísív |
| first_indexed |
2024-09-12T19:29:43Z |
| last_indexed |
2024-09-12T19:29:43Z |
| _version_ |
1815407515511291904 |
| fulltext |
208
Моделі і засоби систем баз даних та знань
УДК 004.94 https://doi.org/10.15407/pp2022.03-04.208
ЗАСТОСУВАННЯ ДЕСКРИПТИВНИХ ЛОГІК
ІЗ КОНКРЕТНИМИ ДОМЕНАМИ
ДО ВИРІШЕННЯ ЗАДАЧ ВИЯВЛЕННЯ
ТА КОМПОЗИЦІЇ СЕМАНТИЧНИХ ВЕБ СЕРВІСІВ
Ольга Захарова
Дане дослідження є частиною загальної науково-прикладної задачі, а саме, проблеми використання та розробки онтологічних
підходів із застосуванням апарату дескриптивних логік (ДЛ) для ефективного автоматизованого вирішення складних бізнес-
задач, що базуються на сервіс-орієнтованій архітектурі. В основу запропонованого підходу покладено ідею максимальної он-
тологізації, тобто всі аспекти проблеми визначаються засобами ДЛ онтологій. Запропонована онтологічна система спирається
на п’ять базових типів онтологій, а саме: (1) онтологію загальних прикладних понять для визначення характеристик контексту,
(2) онтологію прикладного домену для уніфікації та семантизації області застосування веб- сервісів, (3) загальну онтологію
веб сервісу верхнього рівня для ДЛ формалізації визначення сервісу як об’єкта в цілому, (4) онтології задач веб сервісів,
які забезпечують формальне представлення саме відповідних задач та (5) онтології конкретних сервісів, що забезпечують
уніфікований формально визначений семантизований ресурс, який у сукупності з вище названими онтологіями уможливлює
автоматичне вирішення задач веб сервісів. Фокусом цього дослідження є проблема застосування дескриптивних логік із кон-
кретними доменами до формалізації описів таких базових задач семантичних веб- сервісів, як їх виявлення та композиція.
В роботі визначені онтології задач виявлення та композиції семантичних веб сервісів як розширення базової онтології веб
сервіса верхнього рівня спеціальними складними концептами, елементами яких є пари сервіс-запит/сервіс-сервіс, які спів-
ставляються відповідно до задачі, що вирішується. А також на їхній основі, визначені спеціальні концепти, що уособлюють
множину встановлених подібностей між наявними сервісами та пошуковим запитом у задачі виявлення, або відповідностей
сервісів типу «попередник-послідовник» для побудови ланцюжка композитного сервісу. Запропоновані твердження TBox по-
будовані за допомогою дескриптивної логіки з конкретними доменами 𝓐𝓛𝓒(𝓓). Для цього визначений конкретний домен
як пара: (1) об’єднання сукупностей можливих підмножин множини індивидів концепту Parameter й можливих підмножин
множини індивидів концепту Context, та (2) визначений на ньому набір предикатів. Наведені в роботі онтології задач веб- сер-
вісів охоплюють спрощену модель представлення веб- сервісів та передбачають подальше вдосконалення шляхом розширення
моделі представлення сервісу, що розглядається, та залучення додаткових характеристик як функціональної так і процесної
моделей представлення до вказаних онтологій задач. Це безперечно підвищить точність отриманого результату, але є пред-
метом подальших досліджень.
Ключові слова: задачі семантичних веб- сервісів, виявлення веб- сервісів, композиція веб- сервісів, цільовий запит, дескрип-
тивні логіки з конкретними доменами, конкретний домен, предикатні символи, відповідність веб- сервісів, ланцюг сервісів
типу «попередник-послідовник», функціональна модель веб- сервісу, процесна модель веб- сервісу, роз’язуваність конкретно-
го домену, контекстний опис сервісу, відповідність веб сервісів за контекстами, онтологізація вирішення проблеми, система
онтологій, загальна онтологія веб- сервісу верхнього рівня, онтологія домену, онтологія задачі веб сервісу, таксономія імено-
ваних сутностей, онтологічна структура загальних понять.
This research is one of the branches of a general scientific and applied problem, namely, the problem of using and developing
ontological approaches with descriptive logics (DL) apparatus to obtain the effective automated solution of complex business task
based on service-oriented architecture. The base idea of the proposed method is the maximal ontologization, that is, all aspects of the
task are determined by means of DL ontologies. The proposed ontology system is based on five basic types of ontologies, namely:
(1) an ontology of general entities for defining the characteristics of the service’s context, (2) an ontology of the application domain
to formalize and unify semantical descriptions of web services, (3) the top-level ontology of web services for the DL formalization
of the definition of the web services in general, (4) the ontologies of the web services tasks, which provide a formal representation
of the tasks on all stages of web services life cycle, and (5) the ontologies of specific web services. All listed ontologies are related.
Such, ontologies of the last type include links to all other above-mentioned ontologies and, together with them, provide a unified
formally defined semantic resource, which enables the automatic solution of web service tasks. The focus of this study is the applying
descriptive logics with concrete domains to the formalization of such basic semantic web services tasks as the web services discovery
and composition. In this article, the ontologies of the web services tasks are defined as an extension of the general top-level web
service ontology with special complex concepts. Their elements are pairs of “web service-goal (request)”/”web service-web service”,
which are compared according to the task being solved. Also, on their basis, special complex concepts are determined, which specify
a set of found similarities between existing services and a goal in the discovery task, or «predecessor-follower» type responsibilities
of web services to build a composite service. The proposed TBox statements are constructed using descriptive logic with concrete
domains 𝓐𝓛𝓒(𝓓). For this purpose, a concrete domain is defined as a pair of sets: (1) the union of sets of possible subsets of the
set of individuals of the Parameter concept and possible subsets of the set of individuals of the Context concept, and (2) a set of
predicates defined on it. Such definition of the concrete domain provides possibility of using only functional roles to construct the
DL statements of complex concepts DiscoveryServices and CompositionObject for determining corresponding web services tasks.
Note, the defined tasks and web services ontologies cover only simplified model of the representation of web services, in particular,
functional Input/Output model extended by contexts descriptions. They provide the basis for further improvement by expanding this
model and involving additional characteristics of both functional and process models of representation to the specified task ontologies.
This will certainly increase the accuracy of the obtained result, but is the subject of further research.
Keywords: semantic web services problems, a discovery task, a composition task, a discovery goal, composition goal, description
logics with concrete domains, concrete domain, predicate symbols, web services matching, a «predecessor-follower» chain, a
functional model of web services, a process model of web services, concrete domain solvability, a service context, web services
contexts matching, ontological approaches for solving problems, system of the ontologies, top level general web service ontology, a
domain ontology, an ontology of the web services task, named entities taxonomy, ontological structure of general entities.
© О.В. Захарова, 2022
ISSN 1727-4907. Проблеми програмування. 2022. № 3-4. Спеціальний випуск
209
Моделі і засоби систем баз даних та знань
Вступ
Онтології дедалі більше охоплюють усі сфери, пов’язані не лише з представленням даних та знань, а
й з визначенням об’єктів, процесів, станів, задач та навіть алгоритмів. Це обумовлено їхньою ефективністю як
інструмента формального опису елементів інформації та наявністю механізмів міркування, що дозволяють ви-
водити нові знання та робити певні висновки з наявних тверджень.
На сьогодні, онтології є найпоширенішим інструментом для формального опису прикладних областей або
доменів. Що ж до семантичних веб-сервісів, відомо чимало досліджень, щодо застосування онтологічних форма-
лізмів, зокрема, апарату дескриптивних логік, для вирішеня задач представлення та семантизації сервісів. Таке
формальне представлення дозволяє не лише запобігти неоднозначності у розумінні семантики під час аналізу
наявних веб-сервісів, а надає можливості автоматизованого вирішення їх задач, а саме: пошуку, виявлення, вери-
фікації, композиції, тощо. Використання інтегрованої онтології домену дозволяє перейти до однозначно розуміти
семантики значущих елементів прикладної області. Це забезпечує достовірність отриманих результатів пошуку
веб-сервісів. А специфікація загальної онтології семантичного веб-сервісу, як об’єкта досліджень, надає єдиний
формальний опис головних характеристик сервісу, які є значимими для вирішення задач.
Задачі виявлення та композиції веб-сервісів
Не формально, проблема виявлення є задачею пошуку веб-сервісів, що відповідають запиту з максималь-
ним ступеем подібності, де запитом, фактично, є гіпотетичний віртуальний сервіс, який втілює вимоги запиту-
вача. Водночас подібність повинна розглядатися та оцінюватися як складне багатомірне поняття, тому що дуже
рідко можливо досягти стовідсоткового збігу.. Адекватність отриманого результату значною міроюі залежить від
точності та повноти формального представлення як мети пошуку (пошукового запиту), так і наявних сервісів.
Семантичні веб-сервіси визначаються на двох рівнях: функціональному – своїми основними характеристиками,
та процесному, що містить порядок, умови та результати виконання операцій всередені сервісу.
Залежно від множини характеристик сервісів, що визначаються, існує кілька різновідів функціональної
моделі. Найпоширенішою з них є IOPE модель, яка описує сервіс чотирма наборами: вхідних (Input), вихідних
(Output) параметрів, передумов (Precondition) та ефектів (Effect) сервісу. Наочно, IO (Inputs-Outputs) надають син-
так сич ну інформацію про веб-сервіси, тоді як PE (Preconditions-Effects) – відображають їх семантику. Саме цю
модель представлення обрано базовою для подальшого вирішення задач.
Враховуючи той факт, що у специфікації сервісу закладено можливість визначення його стислого тексто-
вого опису (тег Documentation у WSDL-описі), який, фактично, може містити відомості про його призначення
та функціональність (контекст сервісу), слід зазначити, що ця інформація може відігравати не останню роль у
процесі співставлення сервісу з метою. Принаймні, змістовний структурований контекст може дозволити на по-
чатковому етапі вирішення задачі суттєво скоротити множину сервісів, що будуть підлягати подальший обробці,
через виключення з неї сервісів зовсім іншого призначення та функціональності.
Так, розширивши IOPE модель [1,2] контекстним описом [3], можемо визначити сервіс як:
, де (1)
– кінцева множина вхідних параметрів сервісу,
– кінцева множина вихідних параметрів сервісу,
– кінцева множина передумов сервісу,
– кінцева множина ефектів сервісу,
– кінцева множина значимих семантичних елементів контекстного опису сервісу.
Мета виявлення, або пошуковий запит є описом віртуального сервісу, що уособлює вимоги запитувача,
та може бути представлений як:
, де (2)
– кінцева множина вхідних параметрів шуканого сервісу,
– кінцева множина вихідних параметрів шуканого сервісу,
– кінцева множина передумов шуканого сервісу,
– кінцева множина ефектів шуканого сервісу,
– кінцева множина значимих семантик опису шуканого сервісу.
Відповідно до наведеної моделі, задачу виявлення Web-сервісу на функціональному рівні можна визна-
чити як семантичний пошук та виявлення веб сервісів на основі покрокового порівняння описів наявних в реєстрі
сервісів з цільовим запитом, що є описом абстрактного шуканого сервісу. Метою даного етапу є знаходження веб
сервісу, що реалізує поставлену бізнес-задачу, або формування множини сервісів кандидатів для подальщої по-
будови композитного сервісу, а саме:
a. визначення цілі виявлення як пошукового запиту, що є представленням віртуального бажаного сервісу;
b. аналіз контексту та категоризація запиту та оголошених сервісів;
c. співставлення (matching) контекстних описів по шу ко вого за пи ту та сервісів з метою скорочення мно-
жини сервісів, що аналізуються;
d. синтаксичне співставлення сервісів й цілі за вхідними та вихідними параметрами;
e. перевірка від по від ності передумов та ефектів цілі ви явлення (goal discovery), пе ре вір ка істи нно сті пе-
редумов;
210
Моделі і засоби систем баз даних та знань
f. верифікація веб сервісу – пе ре вір ка відповідності сер ві са його специфікації за допомогою резонерів ДЛ;
g. перевірка нефункціональ них ха рак теристик сервісу [4], таких як вартість, повнова жен ня, сту пінь до-
віри до сер вісу, репутація сервісу та інші. Слід зазначити, що вра ху ван ня нефункціональних ха рак те-
ристик сервісу підвищує якість відбору сервісів, але сут тєво ускладнює задачу;
h. встановлення ступеня семантичної відповідності. Визначення кількісних показників відповідності веб
сервісу та цільового запиту й ранжування сервісів за оцінками ступеня відповідності.
Відповідно до наведеної моделі, оголошений веб сервіс відповідає запиту, якщо:
- контекст сервісу є не меншим ніж контекст запиту;
- передумови оголошеного сервісу є прос тішими за передумови запиту, або що най менше їх так само
легко задовольнити, як і умови запиту;
- ефекти оголошеного сервісу не менші ніж ефекти запиту. Іншими словами, ефекти, що очікуються
(визначаються запитом), по вин ні задовільнятися в першу чергу;
- сервіс виробляє вихідні параметри, множина яких не менша, ніж множина вихідних параметрів запиту;
- для свого виконання оголошений сервіс вимагає вхідні параметри, множина яких не більша за мно-
жину вхідних параметрів запиту.
Формально для сервісу та запиту, пред ставлених розширеною IOPE моделлю, задачу вста нов лен ня струк-
турної відповідності можна виз на чити наступним чином.
Визначення 1. Нехай сервіс S={s| s = (I; O; P; E; D)} з ре позиторію 𝓡, представлений на базі ациклічного
TBox 𝓣, де P – передумови сервісу, I – список вхідних параметрів, E – ефекти (постумови) сервісу, O – список ви-
хідних параметрів, а запит Q визначається як бажаний сервіс Q= (P’; I’; E’; O’; D’), де P’ - передумови, I’ – спи сок
вхідних параметрів, E’ – ефекти сервісу, O’ – список вихідних параметрів, то сервіс S відповідає запиту Q, якщо
D’ ⊑ D, I ⊑ I’, O’⊑ O та існує така інтерпретація [5] TBox 𝓣, що ⊆ , ⊆ [6].
На рис. 1 нижче наведено графічну демонстрацію задачі виявлення відповідно до наведеного визначення.
Моделі і засоби систем баз даних та знань
[Введите текст]
a. визначення цілі виявлення як пошукового запиту, що є представленням віртуального бажаного
сервісу;
b. аналіз контексту та категоризація запиту та оголошених сервісів;
c. співставлення (matching) контекстних описів пошукового запиту та сервісів з метою скорочення
множини сервісів, що аналізуються;
d. синтаксичне співставлення сервісів й цілі за вхідними та вихідними параметрами;
e. перевірка відповідності передумов та ефектів цілі виявлення (goal discovery), перевірка істинності
передумов;
f. верифікація веб сервісу – перевірка відповідності сервіса його специфікації за допомогою резонерів
ДЛ;
g. перевірка нефункціональних характеристик сервісу [4], таких як вартість, повноваження, ступінь
довіри до сервісу, репутація сервісу та інші. Слід зазначити, що врахування нефункціональних харак-
теристик сервісу підвищує якість відбору сервісів, але суттєво ускладнює задачу;
h. встановлення ступеня семантичної відповідності. Визначення кількісних показників відповідності
веб сервісу та цільового запиту й ранжування сервісів за оцінками ступеня відповідності.
Відповідно до наведеної моделі, оголошений веб сервіс відповідає запиту, якщо:
- контекст сервісу є не меншим ніж контекст запиту;
- передумови оголошеного сервісу є простішими за передумови запиту, або щонайменше їх так само
легко задовольнити, як і умови запиту;
- ефекти оголошеного сервісу не менші ніж ефекти запиту. Іншими словами, ефекти, що очікуються
(визначаються запитом), повинні задовільнятися в першу чергу;
- сервіс виробляє вихідні параметри, множина яких не менша, ніж множина вихідних параметрів
запиту;
- для свого виконання оголошений сервіс вимагає вхідні параметри, множина яких не більша за
множину вхідних параметрів запиту.
Формально для сервісу та запиту, представлених розширеною IOPE моделлю, задачу встановлення
структурної відповідності можна визначити наступним чином.
Визначення 1. Нехай сервіс S={s| s = (I; O; P; E; D)} з репозиторію 𝓡𝓡, представлений на базі ациклічного
TBox 𝓣𝓣, де P – передумови сервісу, I – список вхідних параметрів, E – ефекти (постумови) сервісу, O – список
вихідних параметрів, а запит Q визначається як бажаний сервіс Q= (P’; I’; E’; O’; D’), де P’ - передумови, I’ –
список вхідних параметрів, E’ – ефекти сервісу, O’ – список вихідних параметрів, то сервіс S відповідає запиту
Q, якщо D’ ⊑ D, I ⊑ I’, O’⊑ O та існує така інтерпретація ℐ[5] TBox 𝓣𝓣, що 𝑃𝑃’ℐ ⊆ 𝑃𝑃ℐ, 𝐸𝐸ℐ ⊆ 𝐸𝐸’ℐ[6].
На рис. 1 нижче наведено графічну демонстрацію задачі виявлення відповідно до наведеного визначення.
Рис.1. Графічне представлення задачі виявлення
Вирішення задачі виявлення на процесному рівні ускладнюється необхідністю врахування поведінкових
аспектів сервісів та внутрішніх семантик самого процесу. Але, слід зазначити, що успішність аналізу процесної
моделі цілком залежить від якості її семантичного анотування, головними рисами якої є:
- базування семантичних анотацій на єдиному формальному апараті, який легко піддається
автоматизованій обробці (наприклад, онтології, дескриптивні логіки), та уніфікованій системі понять
прикладної області;
- анотування всіх елементів та кроків процесу, що є значимими для виконання сервісу, та складають
його сутність (тобто повнота системи анотацій);
- відсутність надлишкових анотацій, що перевантажують опис сервісу та ускладнюють його обробку.
Процес сервісу можна розглядати як сукупність значимих для його виконання операцій, кожна з яких
має власні характеристики: вхідні та вихідні параметри, умови виконання, та виробляє певні ефекти. Фактично,
це атомні сервіси, що можуть залежати або не залежати один від одного, отже, виконуватися послідовно чи
паралельно. Ці зв’язки й визначають динаміку сервісу та обумовлюють необхідність не лише порівняння
головних складових процесу як атомних сервісів, а й врахування їхніх залежностей у часі. Це вимагає
Рис.1. Графічне представлення задачі виявлення
Вирішення задачі виявлення на процесному рівні ускладнюється необхідністю врахування поведінкових
аспектів сервісів та внутрішніх семантик самого процесу. Але, слід зазначити, що успішність аналізу процесної
моделі цілком залежить від якості її семантичного анотування, головними рисами якої є:
- базування семантичних анотацій на єдиному формальному апараті, який легко піддається автомати-
зованій обробці (наприклад, онтології, дескриптивні логіки), та уніфікованій системі понять прикладної області;
- анотування всіх елементів та кроків процесу, що є значимими для виконання сервісу, та складають
його сутність (тобто повнота системи анотацій);
- відсутність надлишкових анотацій, що перевантажують опис сервісу та ускладнюють його обробку.
Процес сервісу можна розглядати як сукупність значимих для його виконання операцій, кожна з яких має
власні характеристики: вхідні та вихідні параметри, умови виконання, та виробляє певні ефекти. Фактично, це атом-
ні сервіси, що можуть залежати або не залежати один від одного, отже, виконуватися послідовно чи паралельно.
Ці зв’язки й визначають динаміку сервісу та обумовлюють необхідність не лише порівняння головних складових
процесу як атомних сервісів, а й врахування їхніх залежностей у часі. Це вимагає використання для вирішення задач
динамічних формалізмів, таких, як, зокрема, темпоральні [7,8] або динамічні [9] дескриптивні логіки.
Пошуковий запит, чи віртуальний бажаний сервіс, з яким здійснюється співставлення, фактично є ціллю,
чи цільовим сервісом, отримання якого і є метою вирішення задачі веб сервісів. Цільовий сервіс неформально,
являє собою опис бізнес-задачі, яку необхідно розв’язати засобами наявних веб-сервісів. У реальному житті дуже
рідко можна знайти один сервіс, що відповідатиме цілі. Тобто, необхідно побудувати складний сервіс із наявних,
який буде вирішувати поставлену бізнес-задачу, тобто буде максимально схожим до цільового запиту. В такому
разі, задача виявлення зводиться до пошуку сервісів кандидатів на композицію, а задача композиції – до побудови
складного сервісу, що відповідає цілі, як ланцюжка сервісів кандидатів на основі їх залежностей та відповідності
характеристик. У даному випадку, нагальною є задача визначення відповідностей між сервісами кандидатами,
зокрема, відповідності «попередник-послідовник» для впорядкування сервісів у ланцюг.
Визначення 2. Маємо множину сервісів кандидатів на композицію 𝓢 та цільовий за пит Q= {PQ; IQ; EQ;
OQ; DQ}, що описуються моделлю (1). Два сервіси S1= {PS1; IS1; ES1; OS1; DS1} та S2= {PS2; IS2; ES2; OS2; DS2} можна
вважати послідовними S1→S2 в межах результуючого композитного сервісу, якщо:
211
Моделі і засоби систем баз даних та знань
- контексти обох веб сервісів включаються у контекст цілі: DS1 ⊑ DQ та DS2 ⊑ DQ,
- вихідні параметри першого веб сервісу забезпечують входи другого веб сервісу: IS2 ⊑ OS1,
- ефекти, що виробляються першим веб сервісом, забезпечують істиність передумов другого веб сер-
вісу: .
Слід зауважити, що дане визначення є обмеженим, адже не враховує складні розгалуження, коли сервіс-
послідовник, напримклад, має декілька попередників.
Онтологічний підхід до вирішення задач веб-сервісів
Онтологічні підходи до вирішення задач передбачають максимальне залучення онтологій на всіх етапах
їх вирішення. Це дозволяє досягти уніфікованої строгої формалізації всіх аспектів та забезпечити можливість
автоматизованого вирішення із залученням механізмів міркувань. Отже, для вирішення комплекса задач веб сер-
вісів на всіх етапах їхнього життєвого циклу [17] пропонується залучення системи ДЛ онтологій, що містить
наступні типи онтологій:
- Таксономію іменованих сутностей для категоризації запиту та сервісів при аналізі їхніх контекстних
описів [3]. Дана таксономія в дечому схожа на БД, що використовуються для порівняння текстів. На-
приклад, на систему класів іменованих сутностей, запропонованих Microsoft [11], або на спеціальні
словники понять (наприклад, Wordnet [12]).Але, на відміну від них, враховуючи формалізацію опису
сервісу, дана таксономія має сприяти не лише визначенню близькості цільового та наявних описів,
а й, перш за все, дозволяти категоризувати наявні сервіси: за областю застосування, типами функ-
цій, що реалізуються, тощо. Тобто вона має охоплювати всі важливі семантичні аспекти контекстних
описів сервісів. Її головною метою є ви зна чен ня максимально пов ної узагальненої сис теми по нять,
що умож ливлюють струк турований се ман тич ний опи с кон тек сту будь-якого веб-сервісу, неза леж но
від сфе ри його за сто су ван ня чи бізнес-при зна чен ня. У [3] пропонується прототип такої ДЛ-онтології
(DocumentationOntology), визначеної засобами дескриптивної логіки ALC, що забезпечує категориза-
цію веб сервісів за призначенням, функціональністю, областю знань, тощо.
- Інтегровану онтологію прикладного домену - описує предметну область бізнес-задачі, що вирішуєть-
ся. Слід зазначити, що бізнес–задача у загальному випадку, може спиратися на декілька онтологій при-
кладної області. У такому випадку доцільно їх інтегрувати до загальної онтології домена та використо-
вувати єдиний T-BOX для всіх сервісів, які необхідно анотувати в домені. T-BOX повинен містити всі
концепти, які необхідно представляти в домені застосування.
- Загальну онтологію веб сервісу вищого рівня – надає загальне визначення веб-сервісу, тобто специфі-
кує його базові сутності, які представляють його головні характеристики. Онтологія сервісу має відо-
бражати визначення його моделі, тому її TBox залежить від обраної моделі представлення. ДЛ онтоло-
гія веб сервісу, представленого розширеною IOPE моделлю на функціональному рівні, буде наведена
нижче.
- Онтології задач веб-сервісів. Фактично, є розширеннями загальної онтології веб-сервісу і доповнюють
її TBox твердженнями й логічними правилами, які формально описують саме задачу та уможливлюють
автоматизоване прийняття рішення (наприклад, про відповідність оголошення сервісу цілі або про від-
повідність сервісів один одному у ланцюжку композиції) через застосування резонерів ДЛ.
- Онтології конкретних веб-сервісів – дозволяють перекласти оголошення реального сервісу формаль-
ною мовою ДЛ. Онтології конкретних сервісів спираються на загальну онтологію сервісу вищого рівня
та інтегровану онтологію прикладного домену, а також можуть використовувати сутності з таксономії
загальної структури понять (спеціальних словників понять).
Для визначення наведеної системи онтологій попередні дослідження спиралися на базову ДЛ 𝓐𝓛𝓒, що є
ефективним засобом представлення знань та за безпечує ви ко нання стан дартних виведень. Але ДЛ-специфікація
задач веб сервісів вимагає не лише моделювання «абстрактних» об’єктів (параметра, умови, сервісу тощо), а й
«конкретних» їх характеристик, в тому числі характеристик часу і простору. Водночас, ці конкретні величини не
можна представити в моделі як елементи області △, оскільки, переходячи від однієї до іншої інтерпретації, ці
«конкретні» елементи та зв’язки між ними будуть змінюватися, тоді як є вимога, щоб вони лишалися не змінними.
При використанні логік із конкретними доменами виділяється окрема область з фіксованою множиною предика-
тів.Тож інтерпретація у новому сенсі складається з інтерпретації у старому сенсі («абстрактної»), що доповнена
фіксованою «конкретною» інтерпретацією (множиною з набором предикатів). Очевидно, що це вимагає також
використання особливих ролей для зв’язування цих «абстрактних» та «конкретних» елементів конструкторів для
побудови концептів, виходячи з таких ролей та «конкретних» предикатів.
Тому, фокусом даного дослідження є ДЛ формалізація задач веб сервісів, зокрема, задачі виявлення та
задачі композиції семантичних веб сервісів, за допомогою апарату дескриптивних логік з конкретними доменами.
Перш за все, наведемо основні теоретичні аспекти та синтаксис ДЛ із конкретними доменами, на які бу-
демо спиратися далі у визначенні вказаних онтологій задач.
Дескриптивні логіки з конкретними доменами. Основні визначення
За своєю сутністю, конкретний домен – це структура певної предикатної сигнатури, тобто множина з за-
даними на ньому відношеннями. Формально його можна визначити наступним чином.
212
Моделі і засоби систем баз даних та знань
Визначення 3 [13, 14]. Конкретний домен – це пара 𝓓=(D, 𝚽), де – D не пуста множина, а 𝚽 – набір пред-
икатів на множині D. Можна вважати, що задана множина предикатних символів PN, кожний символ P ∈ PN має
валентність n, а 𝚽 співставляє йому n-місне відношення . Окрім цього, будемо враховувати наступні
погодження:
- 𝓓 містить одномісний предикат, тобто символ ⊤ завжди входить в PN та інтерпретується як .
- 𝓓 є завжди замкненим відносно доповнення, тобто для кожного n-місного предикатного символа P в
сигнатурі PN існує n –місний предикатний символ ¬P, який інтерпретується як .
Зрозуміло, що будь-який домен можна перетворити на область, що задовольняє ці погодження.
На базі наведеного визначення у [15] була введена дескриптивна логіка з конкретним доменом 𝓐𝓛𝓒(𝓓).
Визначення 4. Нехай заданий конкретний домен 𝓓 з множиною предикатних символів PN та наступними
кінцевими множинами предикатних символів: CN – атомарні концепти, RN – атомарні ролі, AF ⊆ RN – атомарні
абстрактні атрибути, CF – атомарні конкретні атрибути. Складовим конкретним атрибутом називають ланцюжок
з k≥1 атомарних абстрактних атрибутів та одного конкретного атрибута h ∈ CF.
Визначення 5 (Синтаксис логіки 𝓐𝓛𝓒(𝓓) ). Концепти логіки 𝓐𝓛𝓒(𝓓) задаються граматикою:
,
де A ∈ CN, R ∈ RN, – довільні (складні) атрибути, P ∈ PN – n-місний конкретний предикат. Тобто, слід
зауважити, що до синтаксису логіки 𝓐𝓛𝓒 додано єдиний новий вид концептів
Визначення 6 (Семантика логіки 𝓐𝓛𝓒(𝓓)) [15]. Інтерпретація 𝓘 = (△, ) визначається аналогічно, як і для
логіки 𝓐𝓛𝓒, але з наступними доповненнями:
- множини △ та D не перетинаються;
- кожному атомарному абстрактному атрибуту ∈ AF ставиться у відповідність функція ;
- кожному атомарному конкретному атрибуту h ∈ CF ставиться у відповідність функція
- составний конкретний атрибут інтерпретується як композиція часткових функцій:
, результатом якої є часткова функція ;
- новий вид концептів інтерпретується наступним чином:
.
Якщо всі функції визначені в точці e, то наведену формулу можна скоротити:
Множина всіх точок, на яких визначений атрибут u, виражається концептом , де ⊤ - не концепт, а
конкретний предикат. Тоді має місце замкнутість концептів логіки відносно оператора заперечення, тобто:
.
В [14] розглядаються приклади конкретних доменів, а також питання розв’язуваності відповідних логік та
розв’язуваності групи логік з конкретними доменами в цілому й доводиться, що [16]:
- якщо домен 𝓓 є розв’язуваним, то й логіка 𝓐𝓛𝓒(𝓓) - розв’язувана;
- якщо за складністю домен 𝓓 належить класу PSpace, то логіка 𝓐𝓛𝓒(𝓓) є PSpace-повною [18].
Наведені вище система онтологій та специфікація дескриптивної логіки 𝓐𝓛𝓒(𝓓) покладені в основу ДЛ-
визначення задач виявлення та композиції веб -сервісів.
Визначення онтологій задач виявлення та композиції веб-сервісів засобами логіки 𝓐𝓛𝓒(𝓓)
Як уже було зазначено, онтологія задачі веб-сервісу фактично являє собою набір тверджень ДЛ, що є
розширенням загальної онтології сервісу вищого рівня та залежить від обраної моделі представлення веб сервісу.
Спираючись на розширену IOPE функціональну модель, визначимо TBox загальної онтології веб сервісу вищого
рівня ServiceOntology наступним чином (прототип онтології DocumentationOntology наведений в [3]).
T-BOX. Service, Condition, Effect, Parameter, Name, Value, Type, Context, DocItem;
Service ⊑ has.DocItem;
Service ⊑ has.Context;
DocItem ⊑ Context;
DocItem ⊑ has.ItemName;
DocItem ⊑ has.ItemValue;
DocItem ⊑ BusinessDomenCategory / *зв’язок з онтологією DocumentationOntology (визначає категорію
бізнес домена)
DocItem ⊑ BFunctionType /* зв’язок з онтологією DocumentationOntology (визначає тип функцій, що реа-
лізуються веб- сервісом)
DocItem ⊑ MainEntitiesTypes / * зв’язок з онтологією DocumentationOntology (визначає типи сутностей з
таксономії іменованих сутностей)
ItemName ⊑ hasType.{String};
ItemValue ⊑ hasType.Type
Parameter ⊑ has.Name;
Parameter ⊑ has.Value;
213
Моделі і засоби систем баз даних та знань
Name ⊑ hasType.{String};
Value ⊑ hasType.Type;
Condition ⊑ hasValue.Boolean;
Service ⊑ hasInputParameters.Parameter; /* I – складова сервісу
Service ⊑ hasOutputParameters.Parameter /* O – складова сервісу
Service ⊑ hasPreCondition.Condition; /* P – складова сервісу
Service ⊑ hasEffect.Effect; /* E – складова сервісу
Service ⊑ hasServiceContext.Context; /* розширення IOPE – моделі контекстним описом
Type = {String, Numeric, Boolean, …}.
Дане дослідження фокусується на першому етапі специфікації задачі виявлення засобами ALC( ), а саме
для розширеної IO моделі сервісу, та передбачає подальший розвиток на розширену функціональну IOPE модель
веб- сервісу, що наведена вище, а також на процесну модель веб- сервісу.
Визначимо конкретний домен ={𝓢 , 𝚽}, де 𝓢 = є об’єднанням двох наборів: сукупнос-
ті можливих підмножин множини індивидів концепту Parameter та сукупності можливих підмножин мно-
жини індивидів концепту Context, а 𝚽 – набір предикатів, що визначені на 𝓢 . Поки що обмежимо 𝚽 одномісними
(P1) та двомісними (P2) предикатними символами: P1 = {⊤}, P2= {⊆, ⊇, ≅, ≇, ⊈, ⊉}. Зауважимо, що, враховуючи
особливості обраного домена, а саме те, що елементами домена є множини індивидів, за операції на домені об-
рано теоретико-множинні оператори.
Онтологія задачі виявлення MatchingOntology. TBox онтології задачі виявлення MatchingOntology на
основі логіки ALC( ) визначимо наступним чином.
S ⊑ Service; /*зв’язок з загальною онтологією сервісу верхнього рівня ServiceOntology
Q ⊑ Service; /*зв’язок з загальною онтологією сервісу верхнього рівня ServiceOntology
Введемо спеціальний композитний концепт DiscoveryObject, який буде виокремлювати абстрактні серві-
си- запити з загальної множини наявних у реєстрі веб сервісів. Фактично, його екземплярами будуть пари сервіс-
запит, що відповідають або не відповідають один одному.
DiscoveryObject ⊑ hasService.Service /*зв’язок з онтологією ServiceOntology;
DiscoveryObject ⊑ hasQuery.Service; /*зв’язок з онтологією ServiceOntology;
Нехай hasAvailableValues конкретний атрибут в логиці ALC( ) зі значеннями в 𝓢 . У такому разі,
концепти: InputMatching DiscoveryObject ⊓ (hasService hasInputParameters hasAvailableValues ⊆ hasQuery
hasInputParameters hasAvailableValues), OutputMatching DiscoveryObject ⊓ (hasQuery hasOutputParameters
hasAvailableValues ⊆ hasService hasOutputParameters hasAvailableValues) та ContextMatching DiscoveryObject
⊓ (hasQuery hasContext hasAvailableValues ⊆ hasService hasContext hasAvailableValues) визначають множину
об’єктів, які описують пари сервіс – запит, відповідних за вхідними/вихідними параметрами. Одразу слід за-
значити, що за наданого визначення концептів та домену всі наведені ланцюжки використовують тільки функ-
ціональні ролі.
Концепт DiscoveryServices InputMatching ⊓ OutputMatching ⊓ ContextMatching визначатиме множину
об’єктів, які описують пари сервіс – запит, відповідних за вхідними, вихідними параметрами та контекстами
одночасно.
Онтологія задачі композиції CompositionOntology. TBox онтології задачі композиції CompositionOntology
на основі логіки ALC( ) визначимо наступним чином.
S1 ⊑ Service; /*зв’язок з загальною онтологією сервісу верхнього рівня ServiceOntology
S2 ⊑ Service; /*зв’язок з загальною онтологією сервісу верхнього рівня ServiceOntology
Q ⊑ Service; /*зв’язок з загальною онтологією сервісу верхнього рівня ServiceOntology
Введемо спеціальний композитний концепт CompositionObject, екземплярами якого будуть пари сервіс-
сервіс, що відповідають або не відповідають один одному.
CompositionObject ⊑ hasService1.Service /*зв’язок з онтологією ServiceOntology;
CompositionObject ⊑ hasService2.Service; /*зв’язок з онтологією ServiceOntology;
CompositionObject ⊑ hasQuery.Service; /*зв’язок з онтологією ServiceOntology;
Нехай hasAvailableValues конкретний атрибут у логіці ALC( ) зі значеннями в 𝓢 . У такому разі,
концепт ServiceMatching CompositionObject ⊓ (hasService2 hasInputParameters hasAvailableValues ⊆ hasService1
hasOutputParameters hasAvailableValues)⊓ (hasService2 hasContext hasAvailableValues ⊆ hasQuery hasContext
hasAvailableValues) ⊓ (hasService1 hasContext hasAvailableValues ⊆ hasQuery hasContext hasAvailableValues) ви-
значає множину об’єктів, які описують пари сервіс – сервіс, відповідних один одному за вхідними/вихідними па-
раметрами, тобто з сервісів S1 та S2 можна побудувати композитний сервіс як їх послідовний ланцюжок S1→S2.
Зауважимо, що контексти обох сервісів мають включатися до контексту запиту. Ця умова може виглядати надто
суворою. Насправдіі, може бути достатньою наявність не пустого перетину множин значень контекстів сервісів
та цільового запиту.
Подальший розвиток наведених онтологій задач пов’язаний із введенням концептів, які будуть ви-
значати пари сервіс – запит, що є схожими відповідно за контекстами, передумовами та ефектами, які надалі
в свою чергу, повинні розширити визначення складних концептів DiscoveryServices та CompositionObject,
вдосконалюючи визначення задач додатковими характеристиками відповідності веб сервісів. Окрім цього,
слід зауважити, що ланцюжок композиції реально набагото ширше за послідовність сервісів, сумісних за
входами/виходами, та може містити розгалуження, визначення яких також передбачає подальший розвиток
онтології CompositionObject.
214
Моделі і засоби систем баз даних та знань
Висновки
Дане дослідження було спрямоване на створення ефективних розв’язків проблеми співставлення
веб сервісів у межах вирішення головних задач веб- сервісів, а саме задач їх виявлення та композиції. В
основу запропонованого підходу було покладено ідею максимальної онтологізації задачі, що передбачає
використання ДЛ онтологій як для опису самих сервісів та цілі, так і для представлення задач, процесів та
алгоритмів. В межах підходу були визначені п»ять головних типів онтологій, а саме: (1) таксономія іме-
нованих сутностей, (2) загальна онтологія сервісу верхнього рівня, (3) уніфікована онтологія прикладного
домена, (4) онтології задач веб сервісів та (5) онтології конкретних сервісів. Набір перелічених онтологій
складає єдину інформаційну систему, всі онтології є пов’язаними. Так, онтології конкретних сервісів міс-
тять зв’язки з онтологіями всіх чотирьох інших типів. Для представлення всіх зазначених онтологій було
використано апарат дескриптивних логік. В основу вирішення проблеми у даному дослідженні було покла-
дено використання дескриптивних логік із конкретними доменами. Зокрема, було запропоновано логіку
ALC( ), де конкретний домен специфікується набором усіх підмножин множини індивидів концепта
Parameter, що охоплює всі можливі параметри наявних та бажаних веб сервісів з теоретико-множинними
операціями на ньому. Застосування ALC( ), визначеної таким чином, дозволяє представити основні
характеристики сервісу функціональними ролями дескриптивної логіки, а також на їхній основі побудува-
ти концепти, екземпляри яких фактично уможливлюють вирішення поставлених задач. Отримані рішення
є складними концептами, побудованими з ланцюжків функціональних ролей онтології, конкретних атрибу-
тів концептів, теоретико-множинних операторів та базових операторів дескриптивних логік. Так, концепт
DiscoveryServices визначає пари сервісів (сервіс-запит), відповідні один одному за входами та виходами, а
концепт CompositionObject – пари сервісів (сервіс-сервіс), що зв’язані відповідністю «попередник-послі-
довник». Враховуючи високу ступінь можливостей формалізації описів та механізми міркувань, що нада-
ються апаратом дескриптивних логік, даний підхід забезпечує можливість автоматизованого ефективного
вирішення вказаних задач.
Але, слід зазначити, що запропоновані в роботі онтології задач є обмежиними, тому що:
(1) вони пропонують рішення на спрощеній моделі представлення сервісів, охоплюючи співставлення
лише вхідних та вихідних параметрів;
(2) для задачі виявлення розглядається повна відповідність. Для формування наборів сервісів-кан-
дидатів, що покривають цільовий запит, необхідно полегшити умови відповідності та розглядати варіанти
декомпозиції цілі;
(3) для задачі композиції не включені варіанти складних розгалужень та наявності декількох попередни-
ків, які забезпечують виконання сервіса-послідовника.
Але наведений підхід є відкритим, а відповідні онтології задач передбачають розширення для формуван-
ня розв’язків задач із поступовим зняттям вказаних обмежень, що є предметом подальших досліджень.
Ще один важливий аспект – це оцінка розв’язуваності логіки ALC( ), яка фактично зводиться до
визначення розв’язуваності домена , що також є предметом подальших досліджень.
Література
1. Baader, F., Lutz, C., Milieie, M., Sattler, U., Wolter, F., (2005) A Description Logic Based Approach to Reasoning about Web Services. In
Proceedings of the WWW 2005 Workshop on Web Service Semantics (WSS2005)
2. Baader, F., Lutz, C., Milieie, M., Sattler, U., Wolter, F., (2005) Integrating Description Logics and Action Formalisms for Reasoning about Web-
services. Technical Report, Chair for Automata Theory, Institute for Theoretical Computer Science, Dresden University of Technology, volume LTCS-
05-02, LTCS-Report 05-02
3. Захарова, O. (2020) Контекстне співставлення веб-сервісів у вирішенні задачі виявлення. Онтологічні підходи. Проблеми програмування.
2020. № 2-3. C.39-49
4. Захарова, О. (2017) Визначення та вирішення задачі ви явлення веб-сер ві сів за допомогою апарату дес криптивних логік. Проблеми про-
гра мування. 2017. № 4. C. 66–78.
5. Staab, S. & Studer, R. (2009) Handbook on Ontologies. International Handbooks on Information Systems (INFOSYS). Second edition.
6. Lutz, C. & Sattler, U., (2002) A Proposal for Describing Services with DLs. In: Int. Workshop on Description Logics
7. Emerson, E. (1990) Temporal and Modal Logic J. van Leeuwen, editor, Handbook of Theoretical Computer Science, Volume B: Formal Models
and Semantics, pages 995–1072, Elsevier, 1990.
8. Hao, S. & Zhang, L. (2010) Dynamic Web Services Composition Based on Linear Temporal Logic. Conference: Information Science and
Management Engineering (ISME), Volume: 1
9. (PDF) A Dynamic Description Logic for Representation and Reasoning About Actions (researchgate.net)
10. Chang, L., Lin, F., Shi, Z., (2007) A dynamic description logic for representation and reasoning about actions. KSEM’07: Proceedings of the 2nd
international conference on Knowledge science, engineering and management. November 2007 P. 115–127
11. Supported Categories for Named Entity Recognition - Azure Cognitive Services. Microsoft Docs
12. Peng, Y. (2010) Two levels semantic web service discovery. In seventh international conference on fuzzy systems and knowledge discovery, Aug.
2010.
13. Lutz, C. (2003) Description Logics with Concrete Domains - A Survey. Advances in Modal Logics, Volume 4. King’s College Publications, 2003.
14. Zolin, E. Description logic. Special course lectures at logic.math.msu.ru/staff/zolin/dl.
15. Baader, F., Calvanese, D., McGuinness, D., Nardi, D., Patel-Schneider, P. (2005) The Description Logic Handbook. Cambridge University Press,
2003.
16. Baader, F. & Hanskle, P. (1991) A schema for integrating concrete domains into concept languages. In Proceeding of the Twelfth International Joint
Conference on Artificial Intelligence (IJCAI-91), P. 452-457, Sydney.
17. Захарова, О. (2018) Методика застосування апарату дескриптивних логік у процесі побудови композитного сервісу на функціональному
рівні. Проблеми програмування. 2018 №1
18. https://ru.frwiki.wiki/wiki/PSPACE
215
Моделі і засоби систем баз даних та знань
References
1. Baader, F., Lutz, C., Milieie, M., Sattler, U., Wolter, F., (2005) A Description Logic Based Approach to Reasoning about Web Services. In
Proceedings of the WWW 2005 Workshop on Web Service Semantics (WSS2005)
2. Baader, F., Lutz, C., Milieie, M., Sattler, U., Wolter, F., (2005) Integrating Description Logics and Action Formalisms for Reasoning about Web-
services. Technical Report, Chair for Automata Theory, Institute for Theoretical Computer Science, Dresden University of Technology, volume LTCS-
05-02, LTCS-Report 05-02
3. Zakharova, O. (2020) Context web services matching in the discovery task resolving. Ontological approaches. Problems in programming. 2020.
№ 2-3. P. 39-49
4. Zakharova, O. (2017) Defining and resolving Web-services discovery prob lems using description logics formalism. Problems in programming.
2017. № 4. P. 66–78.
5. Staab, S. & Studer, R. (2009) Handbook on Ontologies. International Handbooks on Information Systems (INFOSYS). Second edition.
6. Lutz, C. & Sattler, U., (2002) A Proposal for Describing Services with DLs. In: Int. Workshop on Description Logics
7. Emerson, E. (1990) Temporal and Modal Logic J. van Leeuwen, editor, Handbook of Theoretical Computer Science, Volume B: Formal Models
and Semantics, pages 995–1072, Elsevier, 1990.
8. Hao, S. & Zhang, L. (2010) Dynamic Web Services Composition Based on Linear Temporal Logic. Conference: Information Science and
Management Engineering (ISME), Volume: 1
9. (PDF) A Dynamic Description Logic for Representation and Reasoning About Actions (researchgate.net).
10. Chang, L., Lin, F., Shi, Z., (2007) A dynamic description logic for representation and reasoning about actions. KSEM’07: Proceedings of the 2nd
international conference on Knowledge science, engineering and management. November 2007 P. 115–127
11. Supported Categories for Named Entity Recognition - Azure Cognitive Services. Microsoft Docs
12. Peng, Y. (2010) Two levels semantic web service discovery. In seventh international conference on fuzzy systems and knowledge discovery, Aug. 2010.
13. Lutz, C. (2003) Description Logics with Concrete Domains - A Survey. Advances in Modal Logics, Volume 4. King’s College Publications, 2003.
14. Zolin, E. Description logic. Special course lectures at logic.math.msu.ru/staff/zolin/dl.
15. Baader, F., Calvanese, D., McGuinness, D., Nardi, D., Patel-Schneider, P. (2005) The Description Logic Handbook. Cambridge University Press, 2003.
16. Baader, F. & Hanskle, P. (1991) A schema for integrating concrete domains into concept languages. In Proceeding of the Twelfth International Joint
Conference on Artificial Intelligence (IJCAI-91), P. 452-457, Sydney.
17. Zakharova, O. (2018)The technique of using Description Logics in the process of constructing a composite service at the functional level. Problems
in programming. 2018. № 1. P. 77-91.
18. https://ru.frwiki.wiki/wiki/PSPACE
Одержано 01.08.2022
Про автора:
Захарова Ольга Вікторівна,
кандидат технічних наук,
старший науковий співробітник.
Кількість наукових публікацій в українських виданнях – 32.
http://orcid.org/0000-0002-9579-2973.
Місце роботи автора:
Інститут програмних систем НАН України,
проспект Академіка Глушкова, 40.
E-mail: ozakharova68@gmail.com.
Моб.тел.: +38(068)594756
Прізвища та ім’я авторів і назва доповіді англійською мовою:
Zakharova O. V.
Applying Description Logics with Concrete Domains
to Solve the Problems of Semantic Web Services Discovery
and Composition
Прізвища та ім’я авторів і назва доповіді українською мовою:
Захарова О. В.
Застосування дескриптивних логік з конкретними доменами
до вирішення задач виявлення та композиції семантичних веб сервісів
Контакти для редактора: Захарова Ольга Вікторівна, старший науковий
співробітник Інституту програмних систем НАН України,
e-mail: ozakharova68@gmail.com, тел.: (38)(068) 594-75-60
|