Using Semantic Technologies for Dynamic and Flexible Trip Planning

Author ： Vuong Xuan TRAN and Hidekazu TSUJIGraduate School of Science and Technology, Tokai University, JapanSchool of Info. Science and Telecom. Eng., Tokai University, Japan

Content Type ： Conference PublicationsThis paper appears in ： Digital Ecosystems and Technologies, 2009.Issue Date ： 1-3 June 2009

報告者：陳培梅

大綱

論文簡介基本專有名詞介紹系統架構與功能系統應用方案之規劃與圖例結論

論文簡介旅遊業的困境解決困境之相關技術相關技術之缺陷本論文使用之技術

旅遊業的困境

在旅遊行業中，資訊整合是一個重要的議題，因為旅行通常涉及到各種服務。

例如：航班服務、飯店服務、汽車租賃服務等。

解決困境之相關技術網路服務 (Web Services) 技術就是一個有效的解決方案。

像是旅遊服務可以部署在網際網路中，以及發佈在 UDDI 註冊中心。網路服務組合技術 (Web service composition technique) 能創建複合式的服務或將企業流程進行整合至個人的網路服務中，以滿足複雜的旅遊需求。

服 務 組 合 語 言 (service composition languages) – BPML 和BPEL ，允許靜態和預先編譯的服務組合。

為了更方便支援服務組合的過程，可使用語意技術來描述網路服務中 WSDL 語意註釋的關係，以及促進動態且自動化的服務之組合。

著名的網路服務語意標註的方法： SAWSDL 、 OWL-S 、 WSMO 。

相關技術之缺陷

靜態組合之缺陷：在執行層面上的技術細節不適合非專業的使用者來使用。當有越來越多可用的網路服務時，也不適合使用者手動處理整個服務組合的過程。解決方案： ( 半 ) 自動服務組合 - WSMO 、 METEOR-S 和SHOP2 。

( 半 ) 自動服務組合之缺陷：並無提供一個合適的方法給最終使用者。

本論文使用之技術在本篇論文中，其提出了一個利用語意方法來實現自動轉換成可執行流程的旅遊規劃模型 (trip plan template) 。

使用的技術與模型：OWL-T language - 用來描述和指定在旅遊規劃模型裡的項目，其包含了結構化任務的語意定義和標註，並且幫助最終用戶來指定他們之所需。OWL-T trip plan template - 將 OWL-T language 自動轉換成一個可執行且與網路服務相關的流程。SAWSDL - 用於語意描述網路服務、幫助自動發現和選擇合適的服務。BPEL - 用於表達 OWL-T 模型裡可執行的流程。

基本專有名詞介紹Web Services - 網路服務UDDI - 通用描述、探索與整合WSDL - 網路服務描述語言 和 SAWSDL - 服務語意標註語言BPML - 企業流程建模語言 和 BPEL - 企業流程執行語言OWL-T - 基於 OWL 的任務本體語言

Web Services - 網路服務Web Services 是一種軟體元件，它透過網路通訊協定及資料格式的開放式標準 ( 例如 HTTP 、 XML 及 SOAP 等 ) 來為其他的應用程式提供服務。

簡單來說，它是一個提供服務的元件，並用於解決網路服務協定的互通性。

實例：假設我們要建立一個旅遊網站，網站提供的服務包括了旅遊資訊查詢、機票和飯店的預訂和付款、天氣狀況查詢等，而將來只要找到提供這些服務的 Web Services ，然後將它們整合到網站中即可，不需要再花費時間和資源去維護這些旅遊與天氣資訊的資料庫，以及建立和各飯店、航空公司的資料聯繫和訂位付款機制等。

Web Services - 網路服務

UDDI - 通用描述、探索與整合UDDI (Universal Description Discovery and Integration)

提供註冊與搜尋 Web Service 資訊的一個標準。

WSDL - 網路服務描述語言 和

WSDL (Web Services Description Language)

WSDL 是一種使用 XML 編寫的文檔，而該文檔可用於描述某個 Web service ，如規定服務的位置、此服務提供的操作 ( 或方法 ) 。

SAWSDL (semantic annotation for WSDL)

原為 WSDL 的語意標註，但現今代表的是 WSDL 與 XML

Schema 的語意標註 (Semantic Annotations for WSDL and XML

Schema) 。其用於實現 SWS( 語意服務，又稱為語意網路服務 ) ，即對網路服務進行語意描述的支援技術。

SAWSDL - 服務語意標註語言

BPML - 企業流程建模語言 和

BPML(Business Process Modeling Language)

其為一種 XML 類型的標籤語言 (meta-language ，描述語言的語言 ) ，它可以用類似 XML 的方式來描述商業流程的整個內容。

BPEL(Business Process Execution Language)

其是一種基於 XML 的語言，用來描寫業務過程的程式語言，被描寫的業務過程的每個單一步驟則由網路服務來實現。

在 發 展 BPML 的 時 候 又 可 再 細 分 成 企 業 流 程 模 型 符 號(Business Process Modeling Notation ， BPMN) 與 BPEL 兩個標準。不過最後因 OASIS 發展的 BPEL 較為成熟且廣為使用。

BPEL - 企業流程執行語言

OWL-T - 基於 OWL 的任務本體語言

OWL-T (an OWL-based task ontology language)

其在任務模板 (task templates) 中可用於描述高層次的需求，且可以自動轉換成一個可執行的網路服務流程。OWL-T 在一個指定的任務中反應了用戶的需求，即可以根據服務的操作來簡單地達到所需。

系統架構與功能系統架構圖系統執行流程旅遊規劃推理器 (Trip Plan Reasoner) 之介紹

Trip Plan Reasoner ：將 OWL-T 任務模板轉換成可執行的流程。Process Execution Engine：將可執行的流程進行部署、執行和監控。

OWL-T Designer：允許用戶定義一個旅行規劃模板。Process Client：與語意旅遊規劃伺服器進行互動，即產生可執行的流程後，去執行和接收所應有的結果。

系統架構Service and Information Provider ：其包含各種訊息和服務系統，如(1)部署在網路伺服器上的網路服務； (2)網路服務描述資料庫就像是 UDDI註冊中心； (3)領域本體、任務本體和流程本體的資料庫。

系統執行流程

① ②

使用①時會查找的資料庫

③

② 轉換成可執行的流程時會查找的資料庫

創建旅遊行程 產生可執行的流程和必要的部署文件

將 BPEL 流程 (.bpel ）、流程部署描述（ .pdd ），以及記錄檔（ .bpr ）部署在流程執行引擎上透過流程本體與服務描

述來找合適的網路服務

④使用者可利用process client 連接到③進行流程的部署，並獲得預期的旅遊資訊和服務

旅遊規劃推理器之介紹

Trip Plan Reasoner 旅遊規劃推理器其主要的功能是在一些流程語言 ( 如 BPEL) 中推理和將 OWL-T 任務模板轉換成可執行的流程，並且必須把檔案部署到對應的流程執行引擎(ActiveBPEL) 中。

旅遊規劃推理器之介紹

Trip Plan Reasoner 旅遊規劃推理器

OWL-T解析器

目的：讓每一個旅遊任務都能找到符合服務的列表。操作：• 在 SAWSDL描述伺服器中操作定義，即進行輸入、輸出、限制和偏好的需求操作，並和服務操作做相應元素的配對 (match)。

• 配對則需要語意推理來映射 (map)不同本體的語意概念。• 但於配對之前，先檢查每個服務 SAWSDL描述的modelReference屬性，因可刪除非其請求的相關領域，以提高配對的效率。

• 如發現多個符合的操作和服務，則利用服務品質 (QoS)標準來進行排名和選擇最佳的網路服務。

BPEL產生器

目的：將OWL-T模板轉換成一個 BPEL可執行的流程。操作：• 聲明夥伴連接的類型、夥伴的連結、輸入WSDL相關的描述、命名空間、變量、關聯性、流程引擎具體的擴展等。

• 將任務轉換成具結構化的活動。• 產生描述和配置文件，如WSDL描述的流程、客戶端的流程、資料檔案和其它檔案的輸入，以讓 ActiveBPEL流程引擎來進行部署。

系統應用方案之規劃與圖例系統使用之工具系統實例與圖示

系統使用之工具該系統使用 Java 的相關技術來實現。使用的工具：

在 Eclipse平台實現旅遊規劃推理的所有主要的模組。WSDL4J 和 SAWSDL4J 支援 WSDL 和 SAWSDL 描述文件的解析。Jena 和 Pellet 則幫助各種本體的查詢和推理。

系統使用之工具使用的工具：

Lomboz 為 Eclipse 的插件，可用於創建網路服務，如航空服務、住宿服務、旅遊服務等，並於 UDDI 註冊中心發布他們的服務描述，以及將它們部署在 Apache 網路伺服器上。並且 WSDL 描述還增加了語意註釋，使之進升成 SAWSDL描述。Protégé 本體編輯器可用於創建領域本體和本體的對應。而其也被用來作為確定旅遊規劃模板的 OWL-T 設計師。ActiveBPEL引擎用於流程的執行，即旅遊規劃推理器將接收到的 OWL-T 旅遊規劃模板資訊轉換成一組可執行的流程部署文件，並發送它們到 ActiveBPEL引擎進行部署和執行。

系統實例與圖示

大衛•羅伯特是一位教授，其住在英國倫敦，不過他將出席一個為期三天且在日本京都的會議。

航空訂位與付款系統

飯店的預訂和付款系統

大眾交通工具訂票系統

餐廳訂位系統

航空訂位與付款系統

飯店的預訂和付款系統

旅遊與體育賽事之資訊

汽車租賃系統

航空訂位與付款系統

系統實例與圖示在 OWL-T 旅遊規劃模板進行規劃，然後再轉換成一個可執行的流程。下圖為旅遊規劃推理的截圖。

系統實例與圖示在 ActiveBPEL 流程引擎上執行流程以產生結果。下圖為旅遊規劃的執行過程之截圖。

結論

結論

本論文所採用的技術與用途：OWL-T 語言是用來定義用戶的旅遊規劃模板，以捕獲旅遊的需求，包括各種旅遊訊息和任務；並再利用 BPEL 語言來自動轉換成相關網路服務可執行的流程；SAWSDL 語言則是用來語意描述網路服務和使之能動態且自動的發現與選擇合適的網路服務。

使用語意方法能幫助最終用戶 ( 如旅客和旅行社 )以最少的干預 ( 技術細節 ) 來執行他們的旅遊規劃。

謝謝聆聽

實作 Demo