于珊珊，陳冬林，李 偉，蘭文姍

(1.武漢理工大學 電子商務與智能服務研究中心，湖北 武漢430070;2.新奇特車業(yè)服務股份有限公司，上海201824)

隨著Web 服務技術的日益成熟與流行，功能屬性相同或相似的Web 服務數(shù)量正在日益增多，如何從大量的Web 服務中選擇出一個最適合的服務滿足用戶需求成為研究的熱點。此外，由于單一的元服務通常很難完全滿足用戶的需求，服務組合通過組合已有的Web 服務能夠低成本且高效率地滿足用戶需求。

一般的服務組合方法可分為人工組合方法、半自動組合方法和自動組合方法3 類［1］。在服務組合管理研究中，目前面向服務組合的QoS 優(yōu)化選擇方法主要有兩種［2-3］，一種是局部優(yōu)化目標下的服務組合，另一種是全局優(yōu)化目標下的服務組合［4］。SUN 等研究了費用約束下QoS 最優(yōu)的元服務選擇方法［5］。TSESMETZIS 等［6］借助多選擇背包問題MCKP，建立了帶寬約束條件下企業(yè)利潤最大化的QoS 感知Web 服務決策模型。蔣哲遠等通過用戶設定的全局約束和偏好，建立了Web 服務組合QoS 指標綜合查詢優(yōu)化模型［7］。

目前許多基于QoS 的Web 服務組合方法已經(jīng)被提出，其基本思想為采用全局優(yōu)化或者局部優(yōu)化服務組合方法，在滿足QoS 約束的前提下，通過最優(yōu)化QoS 效用函數(shù)尋找Web 服務組合方案。局部優(yōu)化Web 服務組合方法適合于對組合時間要求高，但對QoS 約束值要求寬松的場合。全局優(yōu)化服務組合方法適用于對QoS 約束要求嚴格，對組合時間相對寬松的場合。

1 服務實例匹配與發(fā)現(xiàn)方法

筆者在已有的服務組合模板基礎上，對模板中的服務概念與服務提供商提供的服務實例之間進行匹配。一方面采用字符串匹配算法減少復合詞匹配造成的誤差，同時利用語義相似度算法來解決字符串匹配度算法中存在的一些語義區(qū)分含糊問題。

假設sim(C1，C2)表示概念C1與C2之間的概念語義相似度，那么該算法可以表示為：

式中：sim1(C1，C2)、sim2(C1，C2)和sim3(C1，C2)分別為基于字符串、WordNet 和信息理論匹配的相似度結果;w1、w2和w3分別為3 種不同概念匹配算法的權重系數(shù)，表示在概念語義相似度算法中每種概念相似度算法所占的影響程度。

2 基于興趣度與QoS 偏好的均衡服務組合推薦方法

2.1 服務質量QoS 指標及組合服務QoS 的計算

2.1.1 服務質量QoS 指標

服務質量QoS 指一個能夠反映服務所有非功能屬性的指標集合，它不僅與服務本身相關，還與同服務所在的網(wǎng)絡環(huán)境有著密切的聯(lián)系［8］。

基于現(xiàn)有的研究基礎，筆者將服務QoS 指標體系設計為：服務價格(Price)、響應時間(Duration)、可用性(Availability)、成功率(Successful Rate)、安全性(Security)、服務信譽(Reputation)、服務交互性(Interactivity)和售后服務(After -sale Service)8 項指標。

服務價格是指用戶進行網(wǎng)上訂購該服務時所需支付的金額。響應時間是指從請求到獲得服務響應的時間間隔，即從用戶提交服務請求到最終獲得服務所花費的總時間?？捎眯允侵阜赵诩s定時段、約定條件下被用戶成功訪問的能力。成功率以計算一個時間段內(nèi)服務成功執(zhí)行次數(shù)與服務總請求次數(shù)的比率作為標準。安全性一般以用戶的平均打分來度量。服務信譽是衡量服務供應商可信度的一個參數(shù)，來自于服務用戶的綜合評價情況。服務交互性指網(wǎng)站是否有很好的用戶交流方式。售后服務指用戶預訂服務成功之后，服務提供商或代理商能否及時有效地處理用戶的一些請求。服務信譽、服務交互性和售后服務都可以用戶的平均打分來衡量。

2.1.2 組合服務的QoS 計算

在組合服務的QoS 屬性計算中，除了要對組合方案中每一個單獨的服務提供商的QoS 屬性進行計算，在綜合計算時還需要基于整個組合方案進行整體QoS 計算，所采取的計算方法除了與采取的服務選擇策略有關，還與組合方案的服務組成結構有關。

筆者采用全局最優(yōu)策略，不僅考慮當前任務的QoS 計算，還考慮各任務節(jié)點聚合后的綜合QoS 評價值，從而使組合方案整體的QoS 能滿足限制條件。

在選擇結構中，加入用戶興趣度這一指標。不同組合結構下的組合服務QoS 計算方法如表1所示，其中：N為任務數(shù)量;pi為選擇結構中服務Si的執(zhí)行概率，且滿足∑N i=1pi=1;IDi為用戶對服務實例Si所屬的服務概念SCi的興趣度;n為循環(huán)次數(shù)。

表1 不同組合結構下的組合QoS 計算方法

2.2 興趣度與QoS 偏好的服務組合均衡推薦

筆者采用文獻［9］中的組合服務優(yōu)化算法，并在此基礎上引入用戶興趣度，建立QoS 感知的組合服務選取的數(shù)學模型。該模型主要考慮如何在既定成本的約束下，使總服務組合方案QoS 最優(yōu)?？偡粘杀緦⒆鳛榉战M合過程中的約束條件，因此服務價格不參與組合服務QoS 的計算。

對于一些質量屬性，如成功率、可用性等，其值越大則其質量越好，屬于增量型指標。而對于響應時間，其值越大則其質量越差，屬于減量型指標。為了消除組合服務質量中各屬性變化的不一致性，采用文獻［10］中提到的歸一化標準計算增量型和減量型屬性指標。

每個服務提供商可通過式(2)得到其綜合質量得分：

式中，Wk為每個質量屬性所對應的權重，Wk∈［0，1］，且

在現(xiàn)實情況中，用戶對服務概念的興趣度會對服務選擇造成一定的影響，考慮到該因素，筆者在綜合質量得分的基礎上，加入用戶興趣度，通過式(3)得到最終服務實例得分：

式中，IDi為用戶對服務概念的興趣度。

假設一個服務組合由n個任務組成，對于每一個任務Si(i=1，2，…，n)都有一系列的服務提供商Sij(j=1，2，…，m)可執(zhí)行該任務。其中任務Si(i=1，2，…，u)順序執(zhí)行，任務Si(i=u+1，u+2，…，v)并發(fā)執(zhí)行，任務Si(i=v+1，v+2，…，n)選擇執(zhí)行，且有1 ＜u＜v＜n。因為循環(huán)結構可視作順序結構的重復，故不再單獨討論。

引入二進制變量yij，當服務提供商Sij被選擇來執(zhí)行服務時，yij為1，否則為0。qijk為Sij關于第k個QoS 屬性的取值。

順序結構的組合QoS 可表示為：

并行結構中，只有QoS 屬性中響應時間的組合計算方法與順序結構不同，其余QoS 屬性的組合計算方法與順序結構相同。并行結構的組合QoS 可表示為：

選擇結構的組合QoS 可表示為：

式中，pi為選擇結構中任務Si被選擇的概率，pi∈［0，1］，且

組合服務的總QoS 值即目標函數(shù)可表示為：

約束條件可表示為：

式中，Qpr為服務價格，是已知量;Wk和pi均為已知數(shù)據(jù)，Wk∈［0，1］且[0，1]且

3 實驗及結果分析

依據(jù)已有的服務模板，從攜程網(wǎng)上抽取的候選服務集CS1包括：航空預訂服務5 個，火車票預訂5 個，高鐵預訂4 個，酒店預訂4 個，租車服務3個，歷史古跡景點4 個，自然景觀景點3 個，門票團購5 個，普通票預定3 個。

假設S1=航空預訂服務、S2=火車票預訂、S3=高鐵預訂、S4=酒店預訂、S5=租車服務、S6=歷史古跡景點、S7=自然景觀景點、S8=門票團購、S9=普通票預定，以S1為例，候選服務提供商可表示為：S1=(S11，S12，S13，S14，S15)。由于篇幅所限，僅展示S1服務提供商的QoS 屬性值，如表2 所示。

各QoS 屬性的權重分別為W={W1，W2，W3，W4，W5，W6，W7}={0.12，0.13，0.25，0.23，0.05，0.15，0.07}，并將各屬性進行歸一化。歸一化之后的數(shù)據(jù)同樣只展示S1服務提供商的QoS 屬性值，如表3 所示。

表2 旅游組合服務中S1 服務提供商質量屬性值

表3 歸一化后的旅游組合服務中S1 服務提供商質量屬性值

將得到的數(shù)據(jù)代入到上述服務組合模型中，化簡為整數(shù)規(guī)劃模型，并通過Lingo 軟件求解。得到結果為航空預訂選擇服務商S15;酒店預訂選擇服務商S44;租車服務選擇服務商S53;歷史古跡選擇S61，S62，S63和S64;自然景觀選擇S71，S72，S73;團購訂票選擇服務商S85，總費用為8 396 元，是一組最優(yōu)化的組合服務。

4 結論

設計了基于用戶興趣度的服務發(fā)現(xiàn)與服務組合推薦方法，該方法包含兩個階段：一是基于興趣度的服務組合模板演化計算，二是基于興趣度與QoS 偏好的均衡服務組合推薦方法。并以在線旅游服務組合為例，將候選服務的相關數(shù)據(jù)代入基于用戶興趣度與QoS 偏好的服務組合模型中，化簡為整數(shù)規(guī)劃模型，通過Lingo 軟件求解得到最優(yōu)的服務組合方案。

實驗結果表明，通過引入用戶興趣度可以增加服務選擇的準確性，使服務組合推薦結果更符合用戶的個性化需求。

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