基于时间自动机的实时Web服务组合研究

Web服务是极具前景的分布式计算模型，Web服务组合是Web服务研究的焦点，实时Web服务组合因兼具动态和及时的特点而成为Web服务组合最新的发展方向。本项目将针对实时Web服务组合这一时间系统的不确定规划问题，探索语义Web架构下实时模型检测的形式化方法。本项目拟基于时间自动机的形式化理论，研究面向实时Web服务组合的不确定规划方法。首先，构建通用的时钟操纵模型，为时间系统形式验证奠定基础；其次，设计基于时间带的时钟操纵与分层搜索相结合的实时模型检测搜索算法，缓解状态空间的组合爆炸；再次，完成实时Web服务组合的语义Web扩展，实现语义Web架构下的实时模型检测规划；最后，集成理论成果，构建实时Web服务组合平台，并利用"北京市公共区紧急预警服务系统"对平台性能进行实例测试和验证，提升公共事件处理的有效性和实时性。

Web服务组合是服务计算领域的新方向。Web服务组合的应用推广，其关键技术是要能够实现Web服务的高效的、自动化的组合过程。本项目提出了以时间自动机为计算框架的Web服务组合模型。在此框架下，设计了一种具有形式化特征的基于时间自动机的组合服务模型，提供了模型构建算法，并给出了构造这类Web服务组合模型的接口语言设计、语义解析方法和自动化组合过程。为了验证了其性能，利用UPPAAL作为服务组合模拟器，实现了从相互独立的Web服务的集合到组合服务的实施过程的自动化。实验结果验证了所提出的自动化服务组合的可行性和有效性。. 实时Web服务组合对服务搜索的准确性和服务组合的快速性提出了更高的要求。本项目提出了基于语义Web的实时服务组合算法，满足了服务组合的时间约束并减少了服务组合的响应时间。建立了时间本体结构和推理规则，通过逻辑推理对搜索信息进行预处理。利用该策略对UDDI进行扩展，服务选择的效率提高了129%，精准度提高161%。在服务组合规划上，使用模拟退火算法实现基于QoS的服务选择，优化了组合结果并保证其在较短的时间内完成。实验结果表明服务组合有效性提高了6%以上，组合时间缩短了12.3%以上。在搜索和组合服务的过程中使用搜索策略和模拟退火算法后，系统可体现较好的实时性和高效性。. 针对当前大规模服务集合中Web服务组合研究与应用效率低下的局限，本项目改进了Web服务依赖图，并提出了一种基于MapReduce的并行服务组合算法。实验结果表明，该算法在求解实时Web服务组合问题中，能够正确和高效地得到满足用户需求的最佳Web服务组合方案。