基于智能規(guī)劃的自適應(yīng)動(dòng)態(tài)Web服務(wù)組合研究.pdf

1、Web服務(wù)組合作為面向服務(wù)計(jì)算的核心研究點(diǎn)之一，能利用Web服務(wù)的重用價(jià)值，滿足用戶的復(fù)雜請(qǐng)求，實(shí)現(xiàn)服務(wù)增值。然而，隨著數(shù)量指數(shù)增長(zhǎng)，Web服務(wù)呈現(xiàn)出質(zhì)量良莠不齊、功能同質(zhì)化嚴(yán)重的現(xiàn)象，致使組合的效率和質(zhì)量持續(xù)下降；同時(shí)，組合環(huán)境動(dòng)態(tài)演化帶來(lái)的不確定因素降低了組合結(jié)果的執(zhí)行成功率。因此，研究自適應(yīng)、動(dòng)態(tài)的Web服務(wù)組合，提升服務(wù)組合的智能性、可靠性和有效性，是一項(xiàng)迫在眉睫的研究課題，具有較強(qiáng)的理論和現(xiàn)實(shí)意義。
　　近年來(lái)，伴隨著智

2、能規(guī)劃在問(wèn)題描述能力和求解算法等方面取得的突破，其研究得到了迅速的發(fā)展。由于服務(wù)組合與智能規(guī)劃在問(wèn)題描述模型等方面存在諸多相似之處，使得將兩者結(jié)合起來(lái)成為可能；另一方面，經(jīng)典智能規(guī)劃和不確定規(guī)劃等領(lǐng)域的研究成果也為實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)動(dòng)態(tài)Web服務(wù)組合提供了理論基礎(chǔ)。因此，采用智能規(guī)劃方法解決Web服務(wù)組合中遇到的各種新困境，提升其在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中的適應(yīng)能力，是一個(gè)非常具有前景和挑戰(zhàn)性的研究方向。
　　基于以上分析，本文以智能規(guī)劃技術(shù)為核心手段

3、，以“核心智能規(guī)劃算法——轉(zhuǎn)換/組合模型——面向Web服務(wù)的優(yōu)化改進(jìn)”為研究路線，以動(dòng)態(tài)服務(wù)組合和不確定環(huán)境下的自適應(yīng)服務(wù)組合為研究對(duì)象，主要完成了如下工作：
　?、俜治隽藙?dòng)態(tài)Web服務(wù)組合和不確定環(huán)境下的自適應(yīng)Web服務(wù)組合的研究現(xiàn)狀，其中智能規(guī)劃技術(shù)展現(xiàn)出了一定的優(yōu)越性；其次，研究了智能規(guī)劃的關(guān)鍵技術(shù)和研究現(xiàn)狀，分析了智能規(guī)劃方法在服務(wù)組合中的應(yīng)用研究；最終確定了本文的研究路線。
　?、谔岢隽艘环N基于宏操作的動(dòng)態(tài)啟發(fā)式規(guī)

4、劃算法，可通過(guò)學(xué)習(xí)潛在的領(lǐng)域控制知識(shí)，進(jìn)而引導(dǎo)搜索方向，加速規(guī)劃進(jìn)程。通過(guò)對(duì)已有規(guī)劃經(jīng)驗(yàn)中的動(dòng)作間依賴(lài)關(guān)系進(jìn)行分析，可以學(xué)習(xí)到規(guī)劃解中能組成宏操作的非連續(xù)動(dòng)作序列，從而擴(kuò)展了宏操作的來(lái)源，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了相應(yīng)的宏操作學(xué)習(xí)算法；其次，在利用學(xué)習(xí)到的宏操作時(shí)，提出一種動(dòng)態(tài)權(quán)重計(jì)算方法，保證有效性的前提下可以最大化宏操作的利用價(jià)值，從而得到一種改進(jìn)的面向宏操作的動(dòng)態(tài)啟發(fā)式規(guī)劃算法。
　　③提出了基于動(dòng)態(tài)啟發(fā)式規(guī)劃算法的動(dòng)態(tài)Web服務(wù)組合

5、模型，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)服務(wù)組合的同時(shí)，可最大程度利用組合結(jié)果的重用價(jià)值，提升服務(wù)組合效率。首先通過(guò)對(duì)Web服務(wù)與智能規(guī)劃兩個(gè)領(lǐng)域的描述模型進(jìn)行分析，比較其相似性，然后結(jié)合案例，研究了一種服務(wù)組合與智能規(guī)劃轉(zhuǎn)換模型；其次，通過(guò)對(duì)服務(wù)組合結(jié)果的重用性分析，將提出的基于宏操作的動(dòng)態(tài)啟發(fā)式規(guī)劃算法引入到服務(wù)組合中，并針對(duì)服務(wù)組合領(lǐng)域的特性，對(duì)啟發(fā)式規(guī)劃算法進(jìn)一步優(yōu)化；最后研究和設(shè)計(jì)了基于智能規(guī)劃方法的動(dòng)態(tài)服務(wù)組合模型。
　　④提出了一種基于擴(kuò)展的

6、馬爾可夫決策過(guò)程（Markov Decision Process，MDP）模型和啟發(fā)式Q學(xué)習(xí)的服務(wù)組合方法，能增強(qiáng)不確定環(huán)境下服務(wù)組合的自適應(yīng)能力，提高組合結(jié)果的執(zhí)行成功率。首先結(jié)合案例分析了Web服務(wù)執(zhí)行環(huán)境中的不確定因素，使用MDP建?？蛇x擇成功率最高的組合策略；其次，針對(duì)服務(wù)失效導(dǎo)致執(zhí)行失敗的問(wèn)題，擴(kuò)展了經(jīng)典 MDP模型并研究基于此的自適應(yīng)服務(wù)組合模型，可根據(jù)執(zhí)行效果自動(dòng)的切換組合路徑；最后，考慮到MDP擴(kuò)展后增大了學(xué)習(xí)空間，通過(guò)