بخشی از مقاله
بهبود ترکيب وب سرويس ها در محيط هاي پويا با ارايه رويکردي مبتني بر هستان شناسي
چکيده
امروزه وبسرويس ها به عنوان ارائه دهنده خدمات به انتقال و تبادل داده با ساير برنامه هاي کاربردي شناخته ميشوند؛ در اين بين چالش برانگيزترين مسئله در ترکيب وبسرويس درک معناي سرويس درخواستي است .درخواست سرويس ممکن است در محيطي پويا و به صورت مبهم و پيچيده عنوان شود.مقاله حاضر ابتدا به مطالعه پژوهش هايي که تاکنون درزمينه کشف و ترکيب سرويس هاي بهينه انجام يافته ، پرداخته است .از جمله چالش هايي که در پژوهش هاي قبلي پوشش داده نشده است ميتوان به عدم ارائه سرويس بهينه در محيط پويا مطابق با خواست کاربر و عدم ترکيب بهينه سرويس ها اشاره نمود که منجر به افت کارايي سرويس دهي شده است .ازآنجاکه سرويس گرايي امکان استفاده از قابليت بهينگي سرويس ، افزايش استفاده مجدد را در بافت هاي گوناگون فراهم مي کند؛ فرض تحقيق بر آن است که استفاده از قابليت هاي معنايي هستان شناسي و پردازش زبان طبيعي در ترکيب وب سرويس ها موجب افزايش کارايي در ارائه سرويس هاي بهينه مي شود .مقاله حاضر به ارايه رويکردي پيشنهادي درزمينه ي ترکيب وب سرويس ها پرداخته است که با بهره گيري از قابليت هاي هستان شناسي ، پردازش زبان طبيعي در کنار استفاده از پارامترهاي ارزيابي کيفيت ميتواند بالاترين بهينگي سرويس را با استفاده از قابليت هاي وب معنايي فراهم سازد در نهايت ارزيابي و مقايسه رويکرد پيشنهادي با ديگر موارد کاري حاکي از آن است که رويکرد پيشنهادي قابليت دستيابي به بالاترين کارايي سرويس نهايي از بين سرويس هاي کشف شده ترکيبي با بالاترين درصد تطابق با درخواست کاربر را دارا مي باشد.
کلمات کليدي وب سرويس ، ترکيب سرويس ، محيط پويا، هستان شناسي، وب معنايي ، پردازش زبان طبيعي ، پارامترهاي کيفي
١- مقدمه
وبسرويس ها محيط هاي اطلاعاتي هستند که امکان نگهداري و تبادل اطلاعات در آنها وجود دارد. وب سرويس ها در ابتدا تنها شامل داده هاي متني و منابعي استاتيک شناخته شده اند. امروزه وبسرويس ها داراي امکاناتي از قبيل قراردادهاي انتقال براي تبادل اطلاعات را شامل مي شوند[١]. در جريان رشد و تکامل وب سرويس ها، با ايجاد اتصالات فرمان هايي، امکان کاوش در بين وبسرويس ها و ايجاد اتصالاتي بين محتويات آنها هم فراهم شده است . با پيدايش زبانهايي مانند،XML امکان افزودن اطلاعات معنايي علاوه بر آنچه پيش براي نمايش اطلاعات وجود داشت ; ايجاد شد[٢] . اطلاعاتي معنا محور بودند قابليت درک ماشين از اطلاعات موجود در وب را به دنبال داشت و امکان تعامل عامل هاي غيرانساني را نيز که پيش ازاين تنها توانايي جمع آوري اطلاعات را داشتند، در وب فراهم آورد. با بهبود زيرساخت هاي ارتباطي در سالهاي اخير و به طبع آن، افزايش استفاده از رويکردهاي توزيع شده و کاربردهاي جديد آن، استفاده از وبسرويس ها در کنار رويکرد سرويس گرا در ابعاد گوناگون گسترش يافته است .[3]
در حقيقت ، وب معنايي بسط و توسعه اي بر وب کنوني است که کامپيوتر و افراد را قادر مي سازد با يکديگر همکاري بيشتري داشته باشند.ازجمله فرايندهاي حائز اهميت در وبسرويس هاي معنا محور کشف ، انتخاب و ترکيب آنها مي باشد. کشف وبسرويس اولين قدم به منظور دستيابي به هدف موردنظر کاربر است . گاه ممکن است اهداف کاربر مبهم ، پيچيده و حتي شامل چندين سرويس مشابه باشد.
پژوهش هايي در طيف هاي مختلف ، به ارائه راهکارهايي براي کشف و ترکيب وب سرويس ها پرداخته شده گام جهت تحقق وب معنايي و قابل پردازش کردن معنا براي ماشين ، کنترل معناي واژهها و اصطلاحات از طريق تدوين يک فرهنگ واژگان خاص در دامنه مورد کاربرد است . در حال حاضر هر دامنه کاري بر روي وب، مستنداتي فراوان و درزمينه در مورد هر مفهوم معنا و برداشت هاي گوناگوني وجود دارد. براي رها شدن از ابهامي که اين معاني پراکنده ممکن است موجب آن شوند، بايد در درجه اول همه آنها را در يکجا گرد آورد. نگهداري و استفاده از چنين مجموعه اي، نيازمند تعريف ساختاري فرمال و موردتوافق براي اطلاعات است . وب معنايي اين کار را از طريق تعريف هستان شناسي ها روي دامنه موردبحث امکان پذير ساخته است [٤].
معماري سرويس گرا شکل تکامل يافته محاسبه گري توزيع شده مبتني بر فرضيه طراحي براي برنامه هاي کاربردي همگام و ناهمگام است .منطق تجاري يا توابع اختصاصي يک برنامه کاربردي به صورت ماژولار درآمدهاند و به عنوان سرويس هايي براي برنامه هاي کاربردي مصرفکننده ارائه گرديده اند .مهم ترين نکته در مورد اين سرويس ها طبيعت اتصال آزادانه آنها است ؛ بدين معني که رابط سرويس ، مستقل از پيادهسازي است .توسعه دهندگان برنامه هاي کاربردي يا گردآورندگان سيستم ها مي توانند با ساختن يک يا چند سرويس بدون آگاهي از پيادهسازي هاي يس ها اقدام به ايجاد برنامه هاي کاربردي نمايند.
زيرين سرويس
٢- پيشينه تحقيق
در مقاله حاضر پيشينه تحقيق در دو قسمت بيان شده است .
ابتدا به بيان ادبيات موضوع پژوهش پرداخته شده است سپس به تشريح نمونه کارهاي انجام يافته مرتبط توضيحي بيان گرديده است .
٢-١- توضيح مختصر ادبيات موضوع
تاکنون تعريف دقيقي از وب معنايي ارائه نشده است ، اما به طور خلاصه وب معنايي در پي آن است که اطلاعات را به گونه اي سازماندهي و ذخيره کند که جست وجو و بازيابي اطلاعات توسط ماشين قابل پردازش و حتي قابل فهم باشد به بياني ديگر وب معنايي نوعي روش براي کدگذاري و بازيابي اطلاعات است به گونه اي که ماشين ها به پردازش و فهم اطلاعات قادر باشند.درواقع آنچه سرويس ها را در وب معنايي از ساختارهاي قبلي متمايز ميسازد، انتظار استفاده آنها در بافت هاي گوناگون است [٣]. علاوه بر دسترسي سريع به اطلاعات موردنظر و اجراي خودکار درخواست هاي راه دور، زمان و بهره وري در فرايند جستجوي اطلاعات و يا ايجاد ارتباطات خطي دشوار به حداقل رسيده است .
پردازش زبان طبيعي در اوايل سال ١٩٧٠ توسط دانشمندان دانشگاه کاليفرنيا در "سانتاکروز" شکل گرفت [١٥ ١٤].
آنها متوجه شدند که افرادي که آموزش مشابه ، تجربيات مشابه و گذشته مشابه داشتند، پاسخ هاي متفاوتي را نسبت به محرک هاي يکسان نشان ميدادند[٥].
بررسي نمونه کارهاي انجامشده مشابه با رويکرد پيشنهادي با بررسي انواع الگوريتم هاي مورداستفاده در پژوهش هاي انجام شده تاکنون درزمينه ي ترکيب وبسرويس ها ايجاد هماهنگي ميان تعدادي از سرويس هاي موجود براي فراهم آوردن يک سرويس ترکيبي غني تر و دست يافتن به برخي از نيازمندي هاي کاربر است که يک سرويس به تنهايي قادر به برآورده ساختن آنها نيست . ترکيب پوياي وبسرويس ها براي برآورده ساختن نيازها، يکي از مهم ترين اهداف در اين زمينه است .مسائلي عمدهاي که دراين بين مطرح مي باشد مي توان به عدم پشتيباني از بعد معنايي وبسرويس ها و پويايي محيط ها اشاره نمود[٦].
در ادامه با توجه به اينکه پايه تمام بررسي هاي انجامشده بر اساس رويکرد سرويس گرا مي باشد به ارزيابي روشهاي پيشين همراه با بررسي چالش ها و نقاط ضعف آنها پرداخته شده است . در نظر گرفتن معنا محور بودن وبسرويس ترکيبي و مديريت محتواي وبسرويس ها در محيط هاي پويا جهت ارزيابي سرويس ها ازجمله کارهاي انجامشده درزمينه ي ترکيب وبسرويس ها است . الگوريتم بهينگي محلي ازجمله الگوريتم هاي مطرح شده درزمينه ترکيب سرويس مي باشد که در سال ٢٠٠٦ ارائه شده است ؛ اين رويکرد از ترکيب مجموعه از سرويس ها تشکيل شده است [٧]. در اين روش سرويس نهايي از بين سرويس هاي نامزد جهت دستيابي به بالاترين کيفيت سرويس انتخاب مي شود. عدم پشتيباني اين روش از معنا يکي از ابعاد موتر انتقاد منتقدين مي باشد. از ديگر مسائل مهم ديگر مي توان ميزان ترکيب پذيري وبسرويس ها در يک ترکيب و بهينه سازي ترکيب وبسرويس ها اشاره نمود.در تحقيقات انجامشده ميزان ترکيب پذيري سرويس ها ارائه شده بر اساس پارامترهاي کمي موردبررسي قرارگرفته و سپس ترکيب پذيري سرويس ها بر اساس بهينگي وب سرويس ها به صورت محلي ارائه مي گردد. درنهايت به علت شيوه حريصانه جست وجوي وبسرويس ها در الگوريتم محلي سيستم سريع تر سرويس ترکيبي را فراهم مي کند ولي ضمانتي براي ارائه يک سرويس مرکب کلي بهينه وجود ندارد[٩].ازجمله نقاط ضعف ديگر موجود در اين الگوريتم ، عدم امکان استفاده از آن در فضاهاي بزرگ مي باشد و قادر به پاسخگويي در محيط هاي محلي است [٥].در مدل الگوريتم محلي تنها به ارزيابي قابليت اطمينان در ترکيب وب سرويس ها اشاره شده است و ديگر پارامترهاي ارزيابي کيفي را شامل نمي شود.
درواقع مدل مذکور قابل گسترش براي ديگر پارامترهاي ارزيابي نيست . از ديگر معايب ويژگي هاي اين رويکرد ميتوان به رخ دادن خطا در زمان ترکيب سرويس نامناسب اشاره نمود [٨].
با توجه به گسترش اطلاعات در وب و نيازهاي جديد ميتوان به اين نتيجه رسيد که تکنيک هاي موجود در وب پاسخگوي نيازهاي کاربران نهايي به طور کامل نخواهند بود.
در وب کنوني گرچه انتشار و ذخيره اطلاعات کاري سهل و آسان است ولي در بازيابي و استفاده هاي بعدي مشکلاتي وجود خواهد داشت . روش ديگري که به عنوان پيشينه در اين مقاله موردبررسي قرارگرفته است ، ترکيب وب سرويس ها بر اساس معنا مي باشد[١٠].
يکي ديگر از روشهايي که براي ترکيب وب سرويس ها از آن استفادهشده است الگوريتم مبتني بر سيستم چند نخي است . اين الگوريتم با استفاده از فنّاوري چند نخي براي ترکيب وبسرويس ها ارائه شده است . الگوريتم ارائه شده سعي برساخت يک گراف يا درخت دودويي و تبديل آن به ساير گراف ها براي پيدا کردن سرويس ترکيبي دارد. روش ترکيب وبسرويس ها در اين الگوريتم بدين صورت است که ، وبسرويس هاي کانديد با استفاده از روابط معنايي موجود در پايگاه دادهاي از وب سرويس هاي موجود کشف ميشوند. در ادامه با استفاده از زبان OWL شروع به ايجاد يک سيستم چند نخي مي کند. در اين مدل هر سرويس بيانگر يک نخ در سيستم است که تا پيدا کردن درخواست کاربر ادامه پيدا ميکند. در انتها با استفاده از يک پشته اطلاعاتي مسير را به دست ميآورد. روش کنوني ميتواند راه حل مناسبي براي برخي از مسائل کليدي در ترکيب وب سرويس ها باشد؛ اما هيچ يک راهحل مؤثري براي رسيدگي به مسائل و فضاي راهحل بزرگ نيست و داراي بهره وري کم است [٣ ٨].
الگوريتم ACAGA_WSC ازجمله کارهاي ديگر انجامشده درزمينه ي ترکيب وب سرويس ها است . اين الگوريتم در سال ٢٠١٠ توسط Zongkai ارائه شد. اين الگوريتم بر اساس ترکيبي از «الگوريتم کلوني مورچگان » و «الگوريتم ژنتيک » ميباشد. در حالت کلي هدف ، انتخاب بهترين طرح ترکيبي از ميان طرح هاي متعدد، به منظور به حداکثر رساندن رضايت و پاسخگويي به نيازهاي کيفيت سرويس کاربران است [٩]. الگوريتم ACAGA_WSC ، يک ترکيب از وبسرويس پويا است که انتخاب بهينه طرح اجرايي براي وب سرويس جهت انتخاب مسير مطلوب است .
اين مدل يک گراف بدون دور ايجاد مي کند. از نقاط ضعف اين الگوريتم مي توان به پيچيدگي بالاي آن اشاره نمود.
همچنين ميزان بهره وري به دست آمده تاکنون در اين راه حل با استفاده از دادههاي تستي تنها ٦٨٪ است [٨].
مقاله حاضر به ارائه يک رويکرد براي حل وفصل چالش هاي عنوانشده پرداخته است که علاوه بر فنّّاوري هاي وب معنايي از پردازش زبان طبيعي در کنار پارامترهاي ارزيابي کيفيت استفاده نموده است ؛ ازاين رو رويکرد پيشنهادي مي توان نقطه عطفي در راستاي حل وفصل و پوشش چالش هاي مطرح شده تاکنون و ارائه بهترين و مرتبط ترين سرويس هاي ترکيبي با توجه به انواع درخواست هاي فرستادهشده توسط کاربران باشد[١١].
٣- رويکـــرد پيشـــنهادي در ترکيـــب وبسرويس ها
ميزان دشواري دسترسي به داده هاي موردنظر و اجراي خودکار سرويس هاي درخواستي کاربران در فرايندهاي جستجو با کمک تکنولوژي هاي معنا محور به حداقل خود رسيده است . در اين خصوص به تکنولوژي هاي نياز است که ازنظر معنايي در بهينه ترين شرايط وب سرويس هاي درست و موردنظر به سرعت به دست آيد .
مدلهاي طراحي شده مبتني بر هستان شناسي در وب معنا محور، قادر هستند در پرس وجوها به صورت هوشمند عمل کرده و دقيق ترين مفهوم موردنظر کاربر را ارائه دهد. در رويکرد پيشنهادي که در اين پژوهش ارائه شده است ؛ از تکنولوژي هاي وب معنايي و زيرساخت هستان شناسي در کنار زبان هاي پردازش طبيعي و پارامترهاي ارزيابي کيفيت استفادهشده است تا ساختار
