[论文解读] A Note on Semantic Web Services Specification and Composition in Constructive Description Logics

Loris Bozzato, Mauro Ferrari|arXiv (Cornell University)|Jul 14, 2010

Service-Oriented Architecture and Web Services参考文献 16被引用 5

一句话总结

本文提出了一种使用构造性描述逻辑（特别是 ${\cal BC\!D\!L}_{0}$）的形式化框架，用于语义Web服务组合，以实现声明式服务规范和一种自然演绎演算（$\cal{SC}$）来组合服务。主要贡献在于一种基于逻辑的方法，通过证明论构造确保正确性，直接通过证明-程序范式将服务组合与可执行、可验证的过程联系起来。

ABSTRACT

The idea of the Semantic Web is to annotate Web content and services with computer interpretable descriptions with the aim to automatize many tasks currently performed by human users. In the context of Web services, one of the most interesting tasks is their composition. In this paper we formalize this problem in the framework of a constructive description logic. In particular we propose a declarative service specification language and a calculus for service composition. We show by means of an example how this calculus can be used to define composed Web services and we discuss the problem of automatic service synthesis.

研究动机与目标

• 为通过在构造性描述逻辑框架内形式化来解决自动化Web服务组合的挑战。
• 提供一种基于 ${\cal BC\!D\!L}_{0}$ 的声明式服务规范语言，支持对服务前提和后置条件的精确、机器可检查的描述。
• 设计一种演算（$\cal{SC}$），用于服务组合，其直接反映控制结构，并通过证明论原则确保正确性。
• 通过利用构造性逻辑中的证明-程序对应关系，为自动服务合成奠定基础。
• 展示构造性语义如何在统一的逻辑框架中同时支持复合服务的规范和合成。

提出的方法

• 本文使用构造性描述逻辑 ${\cal BC\!D\!L}_{0}$ 的一个片段来形式化服务规范，该逻辑支持信息项语义和自然的状态概念。
• 引入一种用于服务组合的自然演绎演算 $\cal{SC}$，其中每个推理步骤对应一个有效的组合规则。
• 该演算基于证明-程序范式，确保每个有效的组合证明可直接生成可执行的复合服务。
• 该方法利用 ${\cal BC\!D\!L}_{0}$ 与 ${\cal KALC}$ 之间的关系（一种具有已知表列演算的可判定构造性逻辑），以支持潜在的实现。
• 将现有语言（如 OWL-S）中的服务描述翻译为 ${\cal BC\!D\!L}_{0}$ 形式化表达，同时保持语义含义不变。
• 通过检查 $\cal{SC}$ 中推理规则的适用条件，该框架支持对组合正确性的验证。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何以一种通过逻辑证明确保正确性的方式形式化Web服务组合？
• RQ2 构造性描述逻辑能否同时支持声明式服务规范和可执行的组合？
• RQ3 证明-程序范式在多大程度上可应用于自动化合成复合Web服务？
• RQ4 复合服务中的控制结构如何自然地从组合演算的推理规则中产生？
• RQ5 所提出的演算 $\cal{SC}$ 与现有形式化方法（如Petri网、状态转移系统或基于规划的方法）之间存在何种关系？

主要发现

• 所提出的演算 $\cal{SC}$ 可直接从证明生成可执行的复合服务，通过构造确保正确性。
• 该框架支持复杂的控制结构（如条件判断和序列），这些结构在 OWL-S 及类似语言中往往表达不足。
• ${\cal BC\!D\!L}_{0}$ 逻辑支持自然的状态概念，并与 ${\cal KALC}$ 相关，后者具有可判定的表列演算，表明其在自动推理中的可行性。
• 该演算中的证明-程序对应关系使得组合过程可被视为一个合成任务，与软件组合原则一致。
• 通过检查 $\cal{SC}$ 中推理规则的适用性，可直接验证组合的正确性。
• 该框架可扩展至自动组合，未来工作将集中于 $\cal{SC}$ 的实现以及与现有服务描述语言的集成。