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随着Web服务标准与技术的日臻完善，Web服务业已成为Internet上一种最为重要的计算资源，同时也使得面向服务的架构（Service-Oriented Architecture，SOA）成为开发分布式网络应用的主流范型。SOA倡导以Web服务及其组合为基础构造应用的开发模式，其核心是研究如何组合已有的、自治的Web服务，高效灵活地构筑企业级服务集成。Web服务组合作为面向服务的开发范型中实现资源共享与应用集成的主要使能技术，具有广泛的应用前景。而在高度动态变化的网络环境中，如何依据服务的语义信息，自动地将其组合起来，以满足用户复杂而多样化的需求是当前服务组合领域中亟待解决的问题。
本文以基于Internet的跨组织资源共享与应用集成为背景，针对当前服务组合研究工作中存在的不足之处，围绕组合模型自动构建方法、基于有色Petri网的组合验证机制、支持流程QoS敏感的执行方案选择策略、自动服务组合系统原型实现等解决Web服务组合自动化的关键技术展开研究探索，主要工作与贡献包括：
1．研究了Web服务自动组合问题，提出了目标驱动的Web服务自动组合方法。Web服务组合是一项很复杂的工作。要实现服务组合过程的自动化，首先要解决组合模型的自动构建问题，即如何根据用户目标自动选择简单服务，并予以形成一个相对复杂的组合服务。本文首先从服务组合的生命周期出发，将自动服务组合的实施过程划分为逻辑组合和物理组合两个阶段，并针对OWL-S模型在抽象服务能力描述方面存在的不足，对其本体层次进行了扩展，定义了一个ServiceClass类层次，以有效实现抽象的服务类定义与具体的服务实例描述分离。在此基础上，提出了一种目标驱动的启发式图规划算法GDHGP，通过采用逆向构建规划图的方法以及相关启发式搜索信息的设计，可有效减少搜索空间，提高规划求解效率。
2．研究了Web服务组合验证问题，提出了基于有色Petri网的组合验证机制。组合流程模型的结构是否正确，是否存在死锁、不可达等逻辑错误直接影响组合服务能否正确执行。而Web服务组合的复杂、易错性使得组合流程执行前的验证至关重要。本文在借鉴有色Petri网的相关理论及应用方法的基础上，利用有色Petri网对根据语义信息自动生成的服务组合进行建模和分析验证。首先给出了服务组合构造规则的代数定义，并据此将OWL-S规范中的组合要素转换为相应的CP-nets模型。通过对CP-nets表示的组合模型进行形式化分析和验证，可探测组合中的错误，并预测组合系统运行时的动态属性，从而有效提高服务组合的可靠性，确保组合系统的成功执行。
3．研究了Web服务匹配问题，提出了支持流程QoS敏感的执行方案选择策略。服务的QoS是指导Web服务选取与组合的重要指标，影响着服务组合中具体服务的选择、组合方案的评价优化、流程执行的监控等各个方面，决定了最终的服务组合的成功与否。本文首先定义了统一的服务质量模型，并在此基础上提出了组合流程QoS的评价方法。之后，针对用户的复杂偏好，采用柔性约束满足框架形式化描述面向全局最优的QoS选择问题，将用户的QoS需求表达为柔性约束，并给出了基于效用函数的目标优化设计。最后，提出了一种基于分枝定界的启发式搜索算法BB4EPS，并进行了大量的仿真实验以测试算法的可行性和有效性。理论分析和实验结果表明，BB4EPS在大规模组合场景下，能够利用简单而有效的启发信息快速寻找到满足优化目标的最优解，其实际复杂度接近于线性，具有较高的求解效率和较广的适用范围。
4．基于上述关键技术的研究探索，本文以“面向参观者的信息服务演示系统平台VOISSP”为依托，设计和实现了一个支持自动组合Web服务的原型系统AWSC-MA。AWSC-MA以智能Agent技术为运行支撑平台，旨在利用Agent所具有的自治性、交互性、反应性和主动性，通过一种更为灵活松散型的消息机制来进行服务间的交互并可以在交互过程中实现良好的协作，从而为跨组织的企业应用协同提供资源服务化和基于语义Web的自动服务组合支持。