动态网络环境下服务快速合成与优化执行的算法研究

在服务计算领域，一个复杂问题的解决方案如一个大型气象工作流往往需要卷入成百上千个服务共同参与完成，而如何动态高效构建这样的方案以及如何根据用户综合的QoS约束需求优化执行它们已成为服务合成中的关键研究问题。为解决这些问题，本项目拟基于本体和Wordnet通用词汇语义关系模型采用图存储理论知识设计出一种新的快速服务查询索引列表。基于此表，服务合成中耗时的语义推理计算可以被预先处理和存储；进而设计出新的合成规划算法，使得复杂问题的大型合成解决方案也能被快速、高效、自动建立。此外，针对抽象服务合成方案的执行路径在动态网络环境下呈指数爆炸增长的特点，本研究还将结合全局QoS约束判断与本地优化选择策略提出一种新的优化执行路径选择算法，从不同层面降低选择复杂性，并建立多项式时间内能达到近优的服务合成执行路径。最后，集成阶段性的研究成果，实现开发所有提出的算法，并对它们的性能进行建模分析和评价。

本项目在国家自然科学基金项目青年基金资助下，严格按照项目研制目标和研究任务，对大规模服务快速合成与优化执行的快速算法展开了研究，在大规模服务资源发现、服务资源动态优化组合以及资源优化调度等方面提出了若干创新方法，主要包括：1）提出了基于语义预推理和图存储数据结构的语义服务快速发现及合成算法； 2）提出了基于反序渐进约束违背删除策略和迭代bargaining策略建立优化合成执行路径的方法；3）提出了满足松散原子性和QoS端对端约束的优化服务组合方法；4）提出了基于聚类高效数据放置和优化存储策略以提高服务合成方案在云计算环境下执行性能的方法；5）提出了动态网络资源环境下基于优先级因子的服务合成时间-费用优化方法。上述方法不但提高了大规模服务空间服务基于语义方式查找和组合的效率和准确率，同时提高了优化路径选择的成功率以及降低了关键路径选择的复杂性，为动态网络环境下大规模服务组合的实际应用打下了坚实的基础。项目出版专著1部，合作撰写外文专著章节2章，发表包括《IEEE Transactions on Services Computing》、《Concurrency and Computation: Practice & Experience》、《Journal of Supercomputing》、《KSII Transactions on Internet and Information Systems》、GRID 2011、CSCWD 2011、HPCC 2010、《计算机学报》、《通信学报》、《计算机研究与发展》等高水平期刊和国际会议论文16篇，其中SCI收录4篇，EI收录14篇，培养博士2名，硕士3名， 圆满完成了项目既定目标。未来，我们除了继续深化原有工作外，在服务合成的实际应用以及结合云计算环境方面也将开展研究工作。