Σύνθεση διαδικτυακών υπηρεσιών μέσω σχεδιασμού ενεργειών

Abstract

The object of this dissertation is the study and application of planning for automated semantic web service composition. The research is supported by the design and development of integrated software systems. The contribution of the dissertation focuses on both the areas of web service composition and automated planning. As far as web service composition is concerned, an integrated approach was developed and proposed, which extends from the representation of the web service composition problem as a planning problem and its enhancement with semantic information, to acquiring solutions the problem using external planning systems. The prominent advantages of this approach include the simple and natural representation of the problem, the independence of problem representation from the solution process, which results in increased flexibility, the capability of scaling and the increased interoperability due to conformation to the current standards. The contribution of the dissertation was also novel in issues concerning the utilization of semantic information during problem solving, complex services quality assessment, and the possibility for complex service modification through simple service replacement. The aforementioned aspects were combined, implemented and integrated in the PORSCE system, which automatically composes web services under semantic awareness using automated planning techniques. The contribution of the dissertation in the area of automated planning focuses on the facilitation of modeling, encoding and maintaining of planning domains and problems through the use of convenient integrated visual interfaces. Moreover, the independence of the problem representation from the solving process, which results in increased flexibility in the selection of planning algorithm, is a very important aspect of this research, which provides the possibility to exploit current developments of research in the area of planning. These two aspects are covered by the VLEPPO system, which offers a convenient visual environment and interoperability with the current standards, while the flexibility in selecting planning system is implemented using the web services technology.

Αντικείμενο της διατριβής αποτελεί η μελέτη και εφαρμογή του σχεδιασμού ενεργειών για την αυτοματοποιημένη σύνθεση σημασιολογικών διαδικτυακών υπηρεσιών, η οποία υποστηρίχθηκε μέσω της σχεδίασης και υλοποίησης ολοκληρωμένων συστημάτων λογισμικού. Η συμβολή της διατριβής εντοπίζεται τόσο στη σύνθεση διαδικτυακών υπηρεσιών, όσο και στο σχεδιασμού ενεργειών. Όσον αφορά τη σύνθεση, προτάθηκε μια ολοκληρωμένη προσέγγιση, η οποία εκτείνεται σε όλα τα στάδια από την αναπαράσταση του προβλήματος σύνθεσης διαδικτυακών υπηρεσιών ως πρόβλημα σχεδιασμού ενεργειών και τον εμπλουτισμό του με σημασιολογική πληροφορία, έως την επίλυσή του μέσω εξωτερικών συστημάτων σχεδιασμού ενεργειών. Ανάμεσα στα κύρια πλεονεκτήματα αυτής της προσέγγισης συγκαταλέγονται η απλή και φυσική κωδικοποίηση του προβλήματος, η ανεξαρτητοποίηση της αναπαράστασης του προβλήματος από τη διαδικασία επίλυσης, κάτι που προσδίδει αυξημένη ευελιξία, η δυνατότητα κλιμάκωσης καθώς και η αυξημένη διαλειτουργικότητα που οφείλεται στη συμμόρφωση με τα τρέχοντα πρότυπα. Αξίζει να σημειωθεί ότι η συνεισφορά της διατριβής υπήρξε καινοτόμα σε ζητήματα που σχετίζονται με την αξιοποίηση της σημασιολογικής πληροφορίας κατά την επίλυση του προβλήματος, την αποτίμηση της ποιότητας των σύνθετων υπηρεσιών και τη δυνατότητα τροποποίησης των σύνθετων υπηρεσιών που λαμβάνονται ως λύσεις, μέσω αντικατάστασης ατομικών υπηρεσιών. Οι παραπάνω τομείς έρευνας υλοποιήθηκαν προγραμματιστικά και ολοκληρώθηκαν στο σύστημα PORSCE, το οποίο επιτελεί αυτόματη σύνθεση διαδικτυακών υπηρεσιών με σημασιολογική επίγνωση χρησιμοποιώντας τεχνικές σχεδιασμού ενεργειών. Στον τομέα του σχεδιασμού ενεργειών, σημαντική είναι η συνεισφορά στη διευκόλυνση της μοντελοποίησης, κωδικοποίησης και συντήρησης πεδίων ορισμού και προβλημάτων σχεδιασμού ενεργειών, μέσω εύχρηστων γραφικών διεπαφών. Επιπλέον συμβολή αποτελεί η ανεξαρτητοποίηση της αναπαράστασης του προβλήματος από την επίλυση, που έχει ως αποτέλεσμα την αυξημένη ευελιξία στην επιλογή αλγορίθμου σχεδιασμού ενεργειών, και δίνει τη δυνατότητα εκμετάλλευσης των σύγχρονων ερευνητικών εξελίξεων στον τομέα αυτό. Τα δύο αυτά ζητήματα καλύπτονται από το σύστημα VLEPPO, το οποίο σχεδιάστηκε και αναπτύχθηκε επίσης στο πλαίσιο της παρούσας διατριβής. Το VLEPPO παρέχει ένα εύχρηστο γραφικό περιβάλλον και διαλειτουργικότητα με τα τρέχοντα πρότυπα, ενώ η ευελιξία επιλογής συστήματος σχεδιασμού ενεργειών για την επίλυση του εκάστοτε προβλήματος υλοποιείται μέσω της τεχνολογίας των διαδικτυακών υπηρεσιών.