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服务需求精化中的语义互操作性聚合方法

Semantic Interoperability Aggregation in Service Requirements Refinement

  • 摘要: 1.本文的创新点
    SOA和SaaS(Software as a Service)技术的飞速发展, 推动着软件工程向软件服务工程的演进, “面向服务的软件工程”已经成为当前研究的热点之一。 需求精化是需求工程研究中的一个基本问题。 为了能够实现网络中分布的异构、自治、动态的服务资源之间的按需协作, 面向服务的软件需求的精化问题显得尤为突出, 语义互操作性聚合成为其中的关键所在。 针对该问题, 本文提出了需求符号本体驱动的连接本体生成方法,并基于连接本体提出了用户需求精化中的部分语义互操作性聚合方法; 同时发现语义互操作性的必要条件是语义相似性, 充分条件是对互操作协定本体的覆盖能力, 并据此提出了语义互操作性能力的度量框架与计算方法。

    2.实现方法
    基于本体元建模理论, 本文采用了面向领域、用户主导的服务需求精化方法, 基于领域本体, 从RGPS(角色、目标、过程和服务)四个视角对用户需求进行逐步精化分析, 最终映射到服务本体模型, 在需求精化过程中, 通过连接本体建立用户需求与服务本体之间的语义通道;基于精确率和召回率的语义距离计算方法,提出了基于本体图覆盖的本体间语义互操作性能力的度量方法; 在上述语义互操作性能力度量方法的基础上, 从三个层面分析了服务需求精化中的语义互操作性聚合机制, 包括需求符号本体与领域问题本体及其它异域服务本体之间的语义匹配, 耦合子本体内的语义互操作性聚合, 以及连接本体级别上的行为协作。

    3.结论及未来待解决的问题
    我们开发了相应的工具支持服务需求精化分析, 包括基于本体的领域建模工具、服务注册工具、需求获取与分析工具等。 通过城市交通领域的实例, 论述了连接本体的生成方法和基于连接本体的语义互操作性聚合的应用。 基于连接本体的语义互操作性聚合方法, 能为用户需求的精化过程提供语义信息载体; 同时,还可以为服务资源的网络式挖掘提供语义互操作性导引, 成为网络化软件按需服务系统实现的有效手段。 今后, 将进一步研究网络化软件复杂系统自组织过程中的语义互操作性聚类理论, 研究语义互操作性聚合的调控机制, 激励或者抑制软件单元的群体行为涌现等理论与方法。

    4.实用价值或应用前景
    我们正在走向面向服务的协作性软件工程时代, 网络时代软件工程中的互操作性理论与方法将成为研究的核心问题。 本研究成果将在面向服务的软件工程及其应用(如云计算)中,具有重要的指导意义。

     

    Abstract: Semantic refinement of stakeholders' requirements is a fundamental issue in requirements engineering. Facing with the on-demand collaboration problem among the heterogeneous, autonomous, and dynamic service resources in the Web, service requirements refinement becomes extremely important, and the key issue in service requirements refinement is semantic interoperability aggregation. A method for creating connecting ontologies driven by requirement sign ontology is proposed. Based on connecting ontologies, a method for semantic interoperability aggregation in requirements refinement is proposed. In addition, we discover that the necessary condition for semantic interoperability is semantic similarity, and the sufficient condition is the coverability of the agreed mediation ontology. Based on this viewpoint, a metric framework for calculating semantic interoperability capability is proposed. This methodology can provide a semantic representation mechanism for refining users' requirements; meanwhile, since users' requirements in the Web usually originate from different domains, it can also provide semantic interoperability guidance for networked service discovery, and is an effective approach for the realization of on-demand service integration. The methodology will be beneficial in service-oriented software engineering and cloud computing.

     

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