UBI 622 ÇOK-ETMENLİ SİSTEMLER ANLAMSAL WEB’DE ETMENLER Doç. Dr. Geylani KARDAŞ

2 İçerik  Anlamsal Web  Anlamsal Web Servisleri  Anlamsal Web Servisleri Mimarisi (AWSM)  AWSM’nin Somutlaştırılması

3 Anlamsal Web  The Semantic Web (Berners-Lee et al., 2001) : “A new form of Web content that is meaningful to computers will unleash a revolution of new possibilities”  Anlamsal Web şu an kullanımda olan Web’den tamamen farklı değil de onun bir uzantısı olan, bilginin düzgün tanımlanmış bir anlama sahip olduğu ve insanlar ile bilgisayarların beraber çalışabildikleri bir web olarak düşünülmektedir.

4 Anlamsal Web  Şu anki Web, veri ve bilgilerin otomatik olarak işlenebildiği bir ortamdan çok insanlar için doküman sağlayan bir medya olacak şekilde geliştirilmiştir. Anlamsal Web ise ilgili otomatik işlemeyi gerçekleştirme amacına sahiptir.  Böylelikle Web hem insanlar tarafından okunabilecek hem de makineler tarafından anlaşılabilecektir.  Anlamsal Web’in düzgün çalışabilmesi için: bilgisayarların yapılandırılmış bilgi koleksiyonlarına ve otomatik akıl yürütmeyi (“automated reasoning”) sağlayacak çıkarsama (“inference”) kuralları kümelerine erişmeleri ve kullanabilmeleri gerekmektedir.

5 Anlamsal Web  Hem veriyi hem de veri hakkında akıl yürütmeyi sağlayan kuralların ifade edildiği bir dilin sağlanması gerekmektedir.  XML (“eXtensible Markup Language”) ve XML tabanlı RDF (“Resource Description Framework”) teknolojilerinin Anlamsal Web için önemi RDF (W3C, 2004) :  Her kaynak bir URI’ye (“Uniform Resource Identifier”) sahip  özne-yüklem-nesne (“subject-predicate-object”) üçlüsü ile anlam ifade ediliyor.  İlgili üçlüler XML etiketleri (“tag”) ile gösteriliyor.

6 Anlamsal Web  RDF örneği: RDF representation of VCARDS ( ):  The resource, John Smith, is shown as an ellipse and is identified by a Uniform Resource Identifier (URI)  Resources have properties Figure shows only one property, John Smith's full name. A property is represented by an arc, labeled with the name of a property  Each property has a value. In this case the value is a literal, which for now we can think of as a strings of characters. Literals are shown in rectangles.

7 Anlamsal Web  RDF örneği: RDF representation of VCARDS ( ):  RDF properties can also take other resources as their value.  Using a common RDF technique, this example shows how to represent the different parts of John Smith's name  Here we have added a new property, vcard:N, to represent the structure of John Smith's name.  Note that the vcard:N property takes a resource as its value.  Note also that the ellipse representing the compound name has no URI. It is known as an blank Node.

8 Anlamsal Web  RDF örneği: RDF representation of VCARDS ( w3.org/TR/vc ard-rdf ):

9 Anlamsal Web  Ontolojiler: Kavramlar arasındaki ilişkileri biçimsel (“formal”) olarak içeren bilgi koleksiyonları Anlamsal Web’in temel bileşenlerinden (Berners-Lee et al., 2001) :  “In philosophy, an ontology is a theory about the nature of existence, of what types of things exist; ontology as a discipline studies such theories. Artificial intelligence and Web researchers have co-opted the term for their own jargon, and for them an ontology is a document or file that formally defines the relations among terms. The most typical kind of ontology for the Web has a taxonomy and a set of inference rules.” Aynı kavramı ifade eden farklı tanımlayıcıların belirlenmesi ve otomatik işlemlerin yürütülebilmesi ontolojiler vasıtası ile gerçekleşmektedir.

10 Anlamsal Web  Anlamsal Web katmanları: WWW (“World Wide Web”) için önerilen katmanlı dil modelinde bildik HTML (“HyperText Markup Language”) ve XML dilleri üzerine Anlamsal Web’i destekleyecek RDF ve RDFS (“RDF Schema”) yer alır. Ontolojilerin modelleneceği ve hazırlanacağı RDF tabanlı ontoloji dilleri  RDF tabanlı OWL (“Web Ontology Language”) W3C tarafından standart kabul edildi.

11  OWL örneği: Wine Ontology ( org/TR/owl- guide/wine.rdf):

12 Anlamsal Web  Yazılım etmenleri ve Anlamsal Web ilişkisi: Etmenler Anlamsal Web’in temel bileşenlerinden bir diğeri (Berners-Lee et al., 2001) :  “The real power of the Semantic Web will be realized when people create many programs that collect Web content from diverse sources, process the information and exchange the results with other programs. The effectiveness of such software agents will increase exponentially as more machine-readable Web content and automated services (including other agents) become available. The Semantic Web promotes this synergy: even agents that were not expressly designed to work together can transfer data among themselves when the data come with semantics.”

13 Anlamsal Web Servisleri  Web servisleri: Bir URI ile tanımlanan ve herkesin kullanımına açık olan arayüzlerinin ve bağlantılarının XML ile ifade edildiği yazılım sistemleri (Sycara et al., 2003). Web servis arayüzü:  WSDL (“Web Services Description Language”): Sunulan servislere ait yordamlar ve bu yordamlar için gerekli girdi – çıktı parametreleri tanımlanır. Web servislerinin çalıştırma:  SOAP (“Simple Object Access Protocol”) Bu mevcut web servis altyapısı sadece sözdizimsel birlikte işlerliği (“interoperability”) göz önünde tutmaktadır  Söz konusu yaklaşım ne anlamsal birlikte işlerliği ne de web servislerinin otomatik tümleşimini (“composition”) mümkün kılar (Sycara et al., 2003).

14 Anlamsal Web Servisleri  Web servis birlikte işlerliğini ve tümleşimini sağlamak amacıyla web servislerinin yeteneklerinin servis ontolojilerinde tutulması ve bu ontolojiler kullanılarak ihtiyaca en uygun servislerin bulunmasına ve dinamik çağrımının gerçekleştirilmesine çalışılmaktadır.  Servis yeteneklerinin tanımlanması ve servis çalıştırma sürecinin ifade edilmesine yönelik çeşitli anlamsal web servis tanımlama ontolojisi önerileri OWL-S (“OWL for Services”) (OWL-S Coalition, 2004) WSMO (“Web Service Modeling Ontology”) (WSMO Group, 2005) Tanımları ve kullanım yöntemleri bu tip ontolojilere göre verilmiş web servisleri anlamsal web servisleri olarak adlandırılmaktadır.

15 Anlamsal Web Servisleri  OWL-S: Üzerinde en çok çalışılan anlamsal web servis ontolojisi OWL-S ile atomik veya tümleşik bir web servisi modellendiğinde aynı zamanda servise ait aşağıdaki üç tip anlamsal bilgi de modellenmiş olmaktadır:  Servisin yetenekleri veya yapabildikleri nelerdir?  Servis nasıl çalışmaktadır?  Servis nasıl kullanılmaktadır?  Yukarıdaki sorulara cevap veren ilgili anlamsal web servisi ontoloji dokümanları sırasıyla: Servis Profili (“Profile”) Servis Süreç Modeli (“Process Model”) Servis Zemini (“Grounding”)

16 Anlamsal Web Servisleri  OWL-S: Dokümanlar anlamsal yeteneğe sahip yapılar tarafından (örneğin etmenler?) servis arama, bulma ve dinamik çağırma aşamalarında çıkarsama amaçlı olarak kullanılabilir. OWL-S Ontolojisi üst seviyesi (OWL-S Coalition, 2004)

17 Anlamsal Web Servisleri  OWL-S: Servis Profili:  Bir servisin yeteneklerini göstererek servisi arayan bir etmene servisin onun ihtiyaçlarını karşılayıp karşılamadığını belirlemede yardımcı olur. Servis Süreç Modeli:  Servisin yürütülmesi için gereken detaylı girdi ve çıktı bilgilerini tanımlar.  Bu model özellikle birçok servisi bir görev için birleştirmede önem kazanmaktadır. Birleştirme eylemi temel olarak servislerin girdilerini ve çıktılarını eşleştirir ve birleştirir. Ayrıca tümleşik servisin çalıştırmasına yönelik önşartlar ve servisin çalıştırılmasından sonra ortamda oluşturduğu etkiler de yine bu ontolojide tanımlanmaktadır.

18 Anlamsal Web Servisleri  OWL-S: Servis Zemini:  Bir servise nasıl erişileceğinin fiziksel detaylarını tanımlamaktadır.  Servise ait iletişim protokolü, mesaj şekilleri ve servise bağlanmak için gereken soket, port numarası gibi özel detayları içermektedir. Bir anlamda anlamsal web servis tanımlarıyla aynı servise ait WSDL bilgilerinin eşleştirilmesi Servis Zemini’nde gerçekleşmektedir. Bir anlamsal web servisine ait yukarıdaki OWL-S tanımlarının kullanılmasıyla servisin  otomatik olarak keşfi  çalıştırılması  otomatik olarak başka servislerle tümleşimi ve  çalışmasının izlenmesi (“monitoring”) mümkün olmaktadır.

19 OWL-S Servis Dokümanı İçerik Örneği (

20 OWL-S Profil Dokümanı İçerik Örneği (

21 OWL-S Servis Süreç Modeli Dokümanı İçerik Örneği (

22 OWL-S Servis Zemin Dokümanı İçerik Örneği (

23 OWL-S Servis Zemini için WSDL Tanımı İçerik Örneği (

24 Anlamsal Web Servisleri Mimarisi (Burstein et al., 2005)  AWSM (Anlamsal Web Servisleri Mimarisi) Komitesi: OWL-S WSMF (Web Service Modeling Framework) ve W3C Web Servis Mimarisi çalışma gruplarının bir araya gelerek oluşturdukları komite  Komite Anlamsal Web Servis teknolojileri için bir temel oluşturacak bir soyut mimariyi bu mimaride yer alan temel elemanları ve mimarinin işleyişine ait bir dizi protokolleri ortaya koymuştur.  AWSM: Çoklu-etmen altyapısına dayanır. Anlamsal servis çalıştırılması sürecini birbirini takip eden üç alt sürece ayırmaktadır:  Aday servisin keşfi (“Candidate service discovery”)  Seçilen servisle uzlaşma (“Service engagement”)  Servisin yürütülmesi (“Service enactment”)

25 Anlamsal Web Servisleri Mimarisi (Burstein et al., 2005)  Servis Keşif Süreci: Keşif süreci içinde üç temel aktör/paydaş rol almaktadır:  Servis Sunucuları, belli servis(ler)i sunduklarını ilan eden servislerdir.  Servis İstemcileri, hedeflerini gerçekleştirmek için gereken servisleri arayan servislerdir.  Eşleyiciler (“Matchmakers”), Servis Sunucular tarafından sunulan servislerin tanımlarını alarak, Servis İstemcileri’nin talepleri ile bu tanımları eşlemektedirler. Keşfetme sürecinin işlevsel gereksinimleri, aktörlerin süreç içinde gerçekleştireceği görevleri tanımlamaktadır:  Sunucu(lar), sunacakları servislerin yeteneklerini ve kısıtlarını tanımlayabilmelidir.  İstemci(ler), arabulucuda bulunan servis yetenek tanımları ile eşlenebilmesi amacıyla gerek duydukları servislerin yeteneklerini soyut olarak tanımlayabilmelidir.

26 Anlamsal Web Servisleri Mimarisi (Burstein et al., 2005)  Servis Keşif Süreci: Keşfetme sürecinin işlevsel gereksinimleri, aktörlerin süreç içinde gerçekleştireceği görevleri tanımlamaktadır (devam):  Eşleyici(ler), istemciler tarafından gönderilen sorgular ile kayıtlanan servis yetenekleri arasında eşleme yapabilmelidir.  İstemciler, bulunan aday servislerin tanımlarında belirtilen çalıştırma önkoşullarını sağlayabileceklerine dair karar verebilmelidir. AWSM kavramsal modeli önerisinde keşif süreci aktörleri arasındaki ilişkileri tanımlayan iletişim protokollerinin üst seviye tanımları bulunmaktadır.  Fakat bu protokoller kavramsal düzeyde tanımlanmışlardır.  Gerçek bir mimarinin gerçekleştirimi sürecinde içeriklerinin (içerik dili, sorgu dili vb.) netleştirilmesi gerekecektir.

27 Anlamsal Web Servisleri Mimarisi (Burstein et al., 2005)  Uzlaşma Süreci: İstemci ile potansiyel sunucu arasındaki iletişimin ilk safhası Süreç sonunda istemci ve sunucu arasında belirli bir servisin sunucu tarafından verilmesi konusunda bir anlaşmaya varılır. Sürecin işlevsel gereksinimleri:  İstemci, geçerli bir servis isteği oluşturmak veya servis pazarlığı yapabilmek için gereken mesaj ve protokol bilgilerine sahip olmalıdır.  Potansiyel eşler (istemci ve sunucu servisler), ilgili hedef ve yetenek bilgilerini aralarında değişebilmelidirler.

28 Anlamsal Web Servisleri Mimarisi (Burstein et al., 2005)  Uzlaşma Süreci: Sürecin işlevsel gereksinimleri (devam):  Potansiyel eşler, servisin sunacakları konusunda bir anlaşmaya varabilmelidirler.  Eşler anlaşmanın koşullarını belirleyebilmelidirler. Uzlaşma sürecinin gereksinimlerini karşılamak için mimari seviyede öncelikle bir anlaşma ile sonuçlanacak pazarlık sürecinin protokollerinin tanımlı olması gerekmektedir.  AVSM dokümanında bu protokoller sadece isim düzeyinde tanımlanmıştır.

29 Anlamsal Web Servisleri Mimarisi (Burstein et al., 2005)  Yürütme Süreci: İstemci ile sunucu servisler verilecek servis konusunda anlaştıktan sonra servisin çalıştırılması süreci başlamaktadır. İstemci bu süreci gerçekleştirmek için:  sunucunun çalışması için gerekli bilgileri belirleyebilmeli ve  sunucunun görevini başarması ya da başaramaması durumunda ne yapacağını bilmelidir. Yürütme sürecinin işlevsel gereksinimleri:  İstemci, kendi isteğine karşı dönen yanıtları yorumlayabilmelidir.  İstemci ve sunucu faklı ontolojiler kullanıyorsa, bir ontoloji dönüşümü gerçekleştirilebilmelidir.  İstemci ve sunucu servisler birleşik servis tanımlarını farklı dillerle yapmışlarsa, bu dilleri birbirine dönüştürecek bir Dönüştürme Servisi'ne gerek vardır.

30 Anlamsal Web Servisleri Mimarisi (Burstein et al., 2005)  Yürütme Süreci: Yürütme sürecinin işlevsel gereksinimleri (devam):  İstemci, kendi gereksinimlerini karşılayan tek bir servis bulamadığında, gereksinimlerini karşılamak için birleşik servis oluşturma ve çalıştırma desteği ne sahip olmalıdır.  Sunulan servisin durumunun izlenmesi ve istemcinin servisin anlaşıldığı gibi tamamlandığını denetleyebilmesi gerekmektedir.  Servis, başarısızlık durumları için açık tanımlamalar sunmalı ve buna bağlı kurtarma protokollerini belirlemelidir.  Sunucu ve istemci, aralarındaki anlaşmazlıkların çözümü için üçüncü-parti servisler i kullanabilmelidir.  Tüm eşler aradaki iletişimin güvenliğinden ve birbirlerinin güvenilirliğinden emin olma lıdır.

31 Anlamsal Web Servisleri Mimarisi (Burstein et al., 2005)  Servis Etkileşim Süreci (Burstein et al., 2005) :

32 AWSM’nin Somutlaştırılması  AWSM geniş bir perspektifte tanımlı Fakat mimariyi gerçekleştirmek için gereken detaylar ve mimari elemanlarını gerçekleştirmeye dönük altyapı tanımlanmamıştır.  AWSM’nin uygulanmasına yönelik bir ÇES altyapısı (Gürcan et al., 2007) : Mimariye ait alt süreçlerin (keşif, uzlaşma ve yürütme) temel işlevlerinin gerçekleştirilmesini amaçlamaktadır. Alt süreçler anlamsal servis etmenlerinin geliştirilmesi için yeniden kullanılabilir planlar şeklinde modellenmiştir. Planların işletilmesi için bir etmen planlayıcı sunmaktadır:  AWSM alt süreçleri için soyut görev yapılarını içeren yeniden kullanılabilir şablon planların tanımı ve bu şablon planlardan gerçek planların oluşturulması  Plan yapılarında özyinelemenin (“recursion”) desteklenmesi  Bütünleşik (“composite”) servislerin çalıştırılması

33 AWSM’nin Somutlaştırılması  Anlamsal Servis Platformu Mimarisi (Gürcan et al., 2007) :

34 AWSM’nin Somutlaştırılması  Servis istemci etmeninin servis çalıştırmada kullanacağı HTN planı (Gürcan et al., 2007) :

35 AWSM’nin Somutlaştırılması  AWSM soyut görev yapıları için yeniden kullanılabilir şablon planların tanımlanması (Gürcan et al., 2006) :

36 AWSM’nin Somutlaştırılması  Plan yapılarında özyinelemenin (“recursion”) desteklenmesi (Gürcan et al., 2006) :

37 AWSM’nin Somutlaştırılması  Etmenlerin bütünleşik (“composite”) servisleri çalıştırması (Gürcan et al., 2006) :

38 AWSM’nin Somutlaştırılması  Etmen temelli anlamsal servis mimarisi (Gümüs et al., 2007) : AWSM altsüreçlerinin temel ihtiyaçlarını karşılayan bir yazılım mimarisi Anlamsal web servislerinin yazılım etmenleri tarafından otomatik bulunması ve dinamik olarak çalıştırılması için etmen platformlarına entegrasyonu hedeflenmiştir. Hem klasik web servislerinin hem de anlamsal web servislerinin etmenler tarafından kullanılabilmesi mümkündür. Mimarinin temel bileşeni olan etmenler:  Servis Sağlayıcı Etmen (“Service Provider Agent”)  Servis İstemci Etmeni (“Servis Requester Agent”)  Servis Kayıtçı Etmeni (“Servis Registry Agent”)  Ontoloji Etmeni (“Ontology Agent”)

39 AWSM’nin Somutlaştırılması  Etmen temelli anlamsal servis mimarisi (Gümüs et al., 2007) :

40 AWSM’nin Somutlaştırılması  Etmen temelli anlamsal servis mimarisi (Gümüs et al., 2007) : Servis Sağlayıcı Etmen (SPA):  WSDL ile tanımlı web servislerinin ve OWL-S ile tanımlanmış anlamsal web servislerinin ÇES’e dahil edilmesini sağlar.  Etmen – servis etkileşimini destekler.  Bir web servisinin sisteme dahil edilmesi: Servis tanımlama dokümanının adresi SPA’ya verilir. SPA ihtiyaç duyulan eşlemeleri gerçekleştirir ve servis planlarını hazırlar. Sonuçta ilgili servisi bir etmen servisi olarak ilan eder.

41 AWSM’nin Somutlaştırılması  Etmen temelli anlamsal servis mimarisi (Gümüs et al., 2007) : SPA araçları:  “WSDL2OWL Converter”: Bir WSDL’de verilen kavramları OWL kavramlarına dönüştürür.  “Mapping Tool”: İki ontoloji arasında dönüşümleri (eşlemeleri) tanımlar. İlgili eşleme bilgisini ilerde kullanmak üzere bir “mapping ontology” örneği (“instance”) olarak saklar.  “WSDL2OWLS Converter”: WSDL’de verilmiş servis tanımlarını OWL-S servis tanımlarına dönüştürür.  “Matching Tool”: İlgili servis için uygun amaç şablonunun bulunması için kullanıcılara yardım eder. Amaç şablonları ile servis tanımları arasındaki eşlemeyi sağlar.

42 AWSM’nin Somutlaştırılması  Etmen temelli anlamsal servis mimarisi (Gümüs et al., 2007) : Servis İstemci Etmeni (SRA):  AWSM’de tanımlanmış olan süreçleri anlamsal servisleri bulmak ve çalıştırmak için kullanır.  Bir servis istediğinde Servis Kayıtçı Etmeni’nden anlamsal olarak isteğine en çok uyan servislerin listesini alır (“discovery”).  Uygun servis sağlayıcı ile çalıştırma konusunda anlaşmaya varır (“engagement”).  İlgili SPA’dan servisin çalıştırılmasını ister (“enactment”).

43 AWSM’nin Somutlaştırılması  Etmen temelli anlamsal servis mimarisi (Gümüs et al., 2007) : Servis Kayıtçı Etmeni:  ÇES için bir DF  SPA’lardan gelen servis ilanlarını OWL-S Profilleri halinde tutar.  İstenilen amaç tanımı ile ilan edilen servis tanımları arasında anlamsal eşlemeyi gerçekleştirir.  İhtiyaca en uygun OWL-S servisinin bulunmasını sağlar.  Yetenek eşlemesi için OWLS-MX’i (Klusch et al., 2006) kullanır.  Etmenlerin amaçlarını tanımlamaları için kullanacakları bir “Goal Repository” içerir. Ontoloji Etmeni (OA):  Platformda kullanılan ontolojileri “Ontology Repository”’sinde tutar.  Platformun diğer üyelerinin ontolojiler üzerinde sorgu gerçekleştirmesini sağlar.

44 AWSM’nin Somutlaştırılması  Anlamsal servis entegrasyonu safhaları (Gümüs et al., 2007) : 1. İlan Safhası SPA tarafından web servislerinin platforma dahil edilmesi 2. Keşif Safhası İstemcilerin servis araması 3. Uzlaşma Safhası İstemci ve servis sağlayıcı etmenlerin servis çalıştırma konusunda anlaşması 4. Yürütme Safhası SPA aracılığıyla uygun servislerin çalıştırılması

45 AWSM’nin Somutlaştırılması  Harici bir servisin platform için ilanı senaryosuna ait AUML “sequence” diyagramı (Gümüs et al., 2007) :

46 AWSM’nin Somutlaştırılması  Harici bir servisin çalıştırılmasına ait AUML “sequence” diyagramı (Gümüs et al., 2007) :

47 Kaynaklar  Berners-Lee, T., Hendler, J. and Lassila, O. (2001) “The Semantic Web”, Scientific American, Vol. 284, Issue 5, pp  Burstein M., Bussler C., Zaremba M., Finin T., Huhns M. N., Paolucci M., Sheth A. P., Williams S. (2005) “A Semantic Web Services Architecture”, IEEE Internet Computing, September-October 2005, Vol. 9, Issue 5, pp  Gümüs, Ö., Gürcan, Ö., Kardas, G., Ekinci, E. E. and Dikenelli, O. (2007) "Engineering an MAS Platform for Semantic Service Integration based on the SWSA", In Meersman, R., Tari, Z. and Herrero, P. (Eds.): On the Move to Meaningful Internet Systems 2007: OTM 2007 Workshops, Lecture Notes in Computer Science, Springer-Verlag, Vol. 4805, pp  Gürcan, Ö., Kardas, G., Gümüs, Ö., Ekinci, E. E. and Dikenelli, O. (2006) "A Planner for Implementing Semantic Service Agents based on Semantic Web Services Initiative Architecture", In proceedings of the Fourth European Workshop on Multi-Agent Systems (EUMAS 2006), Lisbon, Portugal, published by CEUR Workshop Proceedings (ISSN: ), Vol. 223, pp  Gürcan, Ö., Kardas, G., Gümüs, Ö., Ekinci, E. E. and Dikenelli, O. (2007) "An MAS Infrastructure for Implementing SWSA based Semantic Services", In Huang, J., Kowalczyk, R., Maamar, Z., Martin, D., Müller, I., Stoutenburg, S. and Sycara, K. P. (Eds.): Service-Oriented Computing: Agents, Semantics, and Engineering, Lecture Notes in Computer Science, Springer-Verlag, Vol. 4504, pp

48 Kaynaklar  Klusch, M., Fries, B., Sycara, K. (2006) “Automated semantic web service discovery with owls-mx”, In proceedings of the fifth international joint conference on Autonomous agents and multiagent systems (AAMAS 2006), pp. 915–922.  OWL-S Coalition (2004) “OWL-S: Semantic Markup for Web Services”,  Sycara, K., Paolucci, M., Ankolekar, A. and Srinivasan, N. (2003) “Automated discovery, interaction and composition of Semantic Web Services”, Journal of Web Semantics, Vol. 1, pp  W3C (2004) “World Wide Web Consortium Resource Description Framework (RDF)”,  WSMO Working Group (2005) “Web Service Modeling Ontology”,