Web service composition : semantic links based approach.

• Auteur / Autrice : Freddy Lécué
• Direction : Olivier Boissier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Saint-Etienne, EMSE

Mots clés

Mots clés contrôlés

Représentation des connaissances

Intelligence artificielle

Web sémantique

Services Web

Résumé

La composition automatisée de services Web ou le processus de formation de nouveaux services Web à plus forte valeure ajoutée est l'un des plus grand défis auxquels le Web sémantique est face aujourd'hui. La sémantique permet d'un côte de décrire les capacités des services Web mais aussi leurs processus d'exécution, d'où un élément clé pour la composition automatique de services Web. Dans cette étude de doctorat, nous nous concentrons sur la description fonctionnelle des services Web c'est-à-dire, les services sont vus comme une fonction ayant des paramètres i) d'entrée, de sortie sémantiquement annotés par des concepts d'une ontologie de domaine et ii) des conditions préalables et effets conditionnels sur le monde. La composition de services Web est alors considérée comme une composition des liens sémantiques où les lois de cause à effets ont aussi un rôle prépondérant. L'idée maîtresse est que les liens sémantiques et les lois causales permettent, au moment de l'exécution, de trouver des compatibilités sémantiques, indépendamment des descriptions des services Web. En considérant un tel niveau de composition, nous étudions tout d'abord les liens sémantiques, et plus particulièrement leurs propriétés liées à la validité et la robustesse. A partir de là et dépendant de l'expressivité des services Web, nous nous concentrons sur deux approches différentes pour effectuer la composition de services Web. Lors de la première approche, un modèle formel pour effectuer la composition automatique de services Web par le biais de liens sémantiques i. E. , Matrice de liens sémantiques est introduite. Cette matrice est nécessaire comme point de départ pour appliquer des approches de recherche basées sur la régression (ou progression). Le modèle prend en charge un contexte sémantique et met l'accent sur les liens sémantiques afin de trouver des plans corrects, complets, cohérents et robustes comme solutions au problème de composition de services Web. Dans cette partie un modèle formel pour la planification et composition de services Web est présenté. Dans la seconde approche, en plus de liens sémantiques, nous considérons les lois de causalité entre effets et pré-conditions de services Web pour obtenir les compositions valides de services Web. Pour ceci, une version étendue et adaptée du langage de programmation logique Golog (ici sslGolog) est présentée comme un formalisme naturel non seulement pour le raisonnement sur les liens sémantiques et les lois causales, mais aussi pour composer automatiquement les services Web. SslGolog fonctionne comme un interprète qui prend en charge les paramètres de sortie de services pour calculer les compositions conditionnelles de services. Cette approche (beaucoup plus restrictive) suppose plus d'expressivité sur la description de service Web. Enfin, nous considérons la qualité des liens sémantiques impliqués dans la composition comme critère novateur et distinctif pour estimer la qualité sémantique des compositions calculées. Ainsi les critères non fonctionnels tels que la qualité de service(QoS) ne sont plus considérés comme les seuls critères permettant de classer les compositions satisfaisant le même objectif. Dans cette partie, nous nous concentrons sur la qualité des liens sémantiques appartenant à la composition de service Web. Pour ceci, nous présentons un modèle extensible permettant d'évaluer la qualité des liens sémantiques ainsi que leur composition. De ce fait, nous introduisons une approche fondée sur la sélection de liens sémantiques afin de calculer la composition optimale. Ce problème est formulé comme un problème d'optimisation qui est résolu à l'aide de la méthode par programmation linéaire entière. Notre système est mis en oeuvre et interagit avec des services Web portant sur de scénarios de télécommunications. Les résultats de l'évaluation a montré une grande efficacité des différentes approches proposées.

Automated composition of Web services or the process of forming new value added Web services is one of the most promising challenges facing the Semantic Web today. Semantics enables Web service to describe capabilities together with their processes, hence one of the key elements for the automated composition of Web services. In this Ph. D study we focus on the functional level of Web services i. E. , services are described according i) to some input, output parameters semantically enhanced by concepts in a domain ontology and ii) to preconditions and side-effects on the world. Web service composition is then viewed as a composition of semantic links controlled by causal laws. The semantic links refer to semantic matchmaking between Web service parameters (i. E. , outputs and inputs) in order to model their connection and interaction whereas causal laws are the relationships between actions, action preconditions and side-effects. The key idea is that the matchmaking enables, at run time, finding semantic compatibilities among independently defined Web service descriptions. By considering such a level of composition we first study semantic links in details, and more specially their properties of validity and robustness. From this and depending on services expressivity we focus on two different approaches to perform Web service composition. In the first approach a formal model to perform the automated composition of Web services by means of semantic links i. E. , Semantic Link Matrix is introduced. This Semantic Link Matrix is required as a starting point to apply problem-solving techniques such as regression (or progression)-based search for Web service composition. The model supports a semantic context and focuses on semantic links in order to find correct, complete, consistent and robust plans as solutions. In this part an innovative and formal model for an Artificial Intelligence planning-oriented composition is presented. In the second approach, besides semantic links, causal laws are also considered to achieve compositions of Web services. To this end an augmented and adapted version of the logic programming language Golog i. E. , sslGolog is presented as a natural formalism not only for reasoning about the latter links and laws, but also for automatically composing services. SslGolog operates as an offline interpreter that supports n-ary output parameters of actions to compute conditional compositions of services. This approach is much more restrictive since assumes more expressivity on Web service description. Finally, since Web services have been enhanced with formal semantic descriptions, the quality of semantic links involved in a composition is used as a innovative and distinguishing criterion to estimate its overall semantic quality. Therefore non functional criteria such as quality of service (QoS) are no longer considered as the only criteria to rank compositions satisfying the same goal. In this part we focus on quality of semantic link based Web service composition. To this end, we present a general and extensible model to evaluate quality of both elementary and composition of semantic links. From this, we introduce a global semantic link selection based approach to compute the optimal composition. This problem is formulated as an optimization problem which is solved using efficient integer linear programming methods. Our system is implemented and interacting with Web services dedicated on Telecommunication scenarios in use. The evaluation results showed high efficiency and effectiveness of the suggested approaches.