服务生态系统核心服务识别方法

摘要

一种服务生态系统核心服务识别方法，该方法包括概念模型构建步骤，根据服务生态系统中的价值链构建服务生态系统的概念模型；异质网络模型构建步骤，从概念模型中抽取服务生态系统的主体，分析各个主体在服务生态系统演化过程中形成的关联关系，构建服务生态系统异质网络模型；形式化建模步骤，对服务生态系统异质网络进行形式化建模；计算步骤，构建服务生态系统异质网络中每个所述主体的重要性计算方法，计算各个主体在服务生态系统中的全局重要性；获取步骤，获取服务生态系统中的多个领域、并根据各个服务在服务生态系统中的全局重要性来获取每个领域下的核心服务。

说明书

技术领域

本发明涉及计算机系统建模以及数据分析领域。尤其涉及一种采用异 质网络的方法对服务生态系统进行建模，识别服务生态系统中不同领域的 核心服务的方法。

背景技术

基于互联网的万物皆服务（Everything-as-a-Service,XaaS）使得越来越 多的异质服务被部署到互联网上，互联网中Web服务的数量和种类急剧增 加。随着动态组合和服务协同技术的发展，服务在面向服务的环境中相互 协作，相互竞争，其使用的方式将不再完全按照预定的模式进行，而是在 根据实际的需求进行动态的组合，形成服务组合、服务流程或者糅合 （mashup），从而产生价值增值。服务生态系统当中的服务根据环境自适 应演化，不断的进入、交互、被重用、退出，在长期的竞争协作过程中形 成了错综复杂的关联关系。不断变化的主体以及主体间复杂的关联关系共 同构成了服务生态系统，使得服务生态系统具备了复杂自适应系统的基本 特征。

苹果公司形成基于iOS开发平台的App Store，截止2009年12月，已 经包含了100,000个应用，形成了以苹果iPad/iTouch/iPhone为核心的服务 生态系统。Google则形成以Google相关产品和应用为核心的创新生态系 统，实现Google、第三方创新者、用户和广告商之间的积极互动和良性循 环。ProgrammableWeb为用户提供一个发布Open API和使用API构建 Mashup的平台，截止2013年3月27日已经形成了一个包含8826服务， 7006mashups以及超过2500活跃开发者的Open API生态系统。以淘宝为 代表电子商务平台正在形成包含买家、卖家、第三方服务机构、无线、物 流、银行支付、SNS、应用开发者等主体的服务生态系统，并在长期运营 过程中形成了互利共生、竞争、合作等复杂的关系。尽管服务生态系统已 经得到了一些应用，但是缺乏一种体现服务生态系统复杂关联关系的模型， 对服务生态系统从系统的角度进行研究和分析。

网络图模型被广泛应用于描述系统的复杂关联关系，其中图中的节点 代表个体，边代表个体之间的相互关系，典型的例子有社会关系网络、引 文网络、生物网络、移动电话网络、以及犯罪组织网络等。然而这些网络 模型均为同质网络。所谓同质网络是指网络当中的所有节点类型均相同， 所有的连接的类型也相同。如社会关系网络当中所有的节点均为人，边均 为人与人的关系。然而在服务生态系统当中存在着不同的主体（如服务， 服务组合，服务流程，服务供应商以及服务使用者等），并且不同的主体 之间形成不同的关联关系。同时不同的服务具有不尽相同的功能，在不同 的领域当中起着不同的作用。并且随着时间的演进，这些服务在不同的领 域得到了广泛认可从而被多次重用，进而在服务生态系统当中占据重要地 位。因此急需一种有效的方法来描述服务生态系统当中不同类型主体不同 关联关系，并且识别不同服务在不同领域的重要性，对于推进服务生态系 统的演进有着重要的意义。

发明内容

鉴于以上内容，有必要提供一种服务生态系统核心服务识别方法，其 能更准确地获取服务生态系统中每个领域下更高质量的核心服务，从而能 更准确地为用户提供每个领域下的核心服务。

一种服务生态系统核心服务识别方法，该方法包括概念模型构建步骤， 根据服务生态系统中的价值链构建服务生态系统的概念模型；异质网络模 型构建步骤，从概念模型中抽取服务生态系统的主体，分析各个主体在服 务生态系统演化过程中形成的关联关系，构建服务生态系统异质网络模型； 形式化建模步骤，对服务生态系统异质网络进行形式化建模；计算步骤， 构建服务生态系统异质网络中每个所述主体的重要性计算方法，计算各个 主体在服务生态系统中的全局重要性；获取步骤，获取服务生态系统中的 多个领域、并根据各个服务在服务生态系统中的全局重要性来获取每个领 域下的核心服务。

相较于现有技术，所述服务生态系统核心服务识别方法，能利用异质 网络模型考虑不同主体的影响，获得更准确的核心服务。同时能够获得所 有各个主体在服务生态系统中的全局重要性，而这是同质网络无法做到的。 利用基于话题模型的领域重要性重排方法，能够有效的识别出不同领域下 的核心服务，得到更高质量的每个领域下的核心服务排序，从而能更准确 地为用户提供每个领域下的核心服务。

附图说明

图1是本发明服务生态系统核心服务识别系统的应用环境图。

图2是本发明服务生态系统核心服务识别方法的较佳实施例的流程 图。

图3是服务生态系统的概念模型图。

图4是四层服务生态系统异质网络模型示意图。

图5是服务生态系统全局重要性扩散模型。

图6是步骤S15的细化流程图。

主要元件符号说明

服务生态系统 1 服务供应商 2 服务种群 3 服务 4 开发者 5 服务组合 6 计算装置 7 存储器 8 处理器 9 服务生态系统核心服务识别系统 13 概念模型构建模块 130 异质网络模型构建模块 131 形式化建模模块 132 计算模块 133

获取模块 134 服务器 10 客户端 11

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

如图1所示，是本发明服务生态系统核心服务识别系统的应用环境图。 所述服务生态系统核心服务识别系统13应用于计算装置7中来获取服务生 态系统中各个主体的全局重要性及服务生态系统中每个领域下的核心服 务。该计算装置7还包括存储器8及处理器9，该电子装置1还与服务器 10及客户端11相连。所述客户端11用于将各个领域的核心服务显示给用 户，为用户提供服务推荐。

所述计算装置7及客户端11可以是电脑、手机、PDA（Personal Digital  Assistant，个人数字助理）等。

所述主体包括服务供应商、服务、服务组合以及开发者，所述主体间 的关系将在后续详述。

所述服务器10用于从互联网上获取服务生态系统中各个主体的信息。 所述主体中服务的信息包括服务功能描述（Description），标签（Tags）以 及摘要（summary）。

所述服务生态系统中有多个领域，每个领域中有一个或者多个服务。 每个领域又有各自的核心服务。

所述服务生态系统核心服务识别系统13由一个或者多个模块构成，所 述模块还包括概念模型构建模块130、异质网络模型构建模块131、形式化 建模模块132、计算模块133、获取模块134，所述模块的功能将在后续中 详述。

如图2所示，是本发明服务生态系统核心服务识别的较佳实施例的流 程图。根据不同的需求，该流程图中步骤的顺序可以改变，某些步骤可以 省略。

步骤S11，概念模型构建模块130根据服务生态系统中的价值链构建 服务生态系统的概念模型。

详细地，如图3所示，是服务生态系统的概念模型图。为了清楚的描 述该概念模型图，以标记a1、a2...an的圆圈表示服务供应商2，以标记b1、 b2...bp...bq...bn的圆圈表示服务4，以标记c1、c2...cn的圆圈表示服务组 合6、以标记d1、d2...dn的圆圈表示开发者5。在服务生态系统1当中， 有一个或者多个服务供应商2、开发者5、服务4、服务种群3及服务组合 6，每个服务种群3有一个或者多个服务4。服务供应商2将服务4注册到 服务生态系统1当中，不同的服务4被标注上不同的服务功能并且被分配 到不同的服务种群3当中。开发者5为了满足不同的业务需求，从服务生 态系统1当中选择一个或者多个服务4形成服务组合6，并将服务组合6 发布到服务生态系统中。服务的动态组合形成了服务之间错综复杂的关联 关系，进而对服务供应商的行为产生影响。

所述服务生态系统中的价值链包括：（1）服务供应商提供的服务被应 用到服务组合当中以满足不同的业务需求；（2）开发者通过服务组合调用 服务，从而促使服务关联关系发生演进。

步骤S12，异质网络模型构建模块131从概念模型中抽取服务生态系 统的主体，进而分析不同的主体在服务生态系统演化过程中形成的关联关 系，从而构建服务生态系统异质网络模型。

详细地，从图3所示的概念模型当中，可以明确的得出在服务生态系 统当中存在以下四个主体：服务供应商、服务、服务组合以及开发者。如 图4所示，是四层服务生态系统异质网络模型示意图。在这个异质网络模 型中，不同的主体在服务生态系统演化过程中形成的关联关系有：服务供 应商与服务形成的服务供应关系22，服务与服务组合形成的服务调用关系 21，而开发者与服务组合形成的服务组合开发关系20。

步骤S13，形式化建模模块132利用矩阵方法对服务生态异质网络进 行形式化建模，用矩阵方法来描述服务生态系统1、服务组合开发关系20、 服务调用关系21、服务供应关系22、服务网络及服务频率。

详细地，服务生态系统是一个异质网络G=(Χ,Ε)。其中，Χ={De,Ma,Se,Pr} 表示系统当中的四种主体，De表示开发者集合，Ma表示服务组合集合，Se 表示服务集合，Pr表示服务供应商集合；Ε={D,Y,P}表示系统当中的三种关 联关系，其中D表示开发者与服务组合之间的服务组合开发关系，Y表示 服务组合与服务之间的服务调用关系，P表示服务供应商与服务之间的服 务供应关系。

服务组合开发关系D用于描述开发者De与服务组合Ma的关系，可以采 用n×m的矩阵来描述D=[d_ij]_n×m，其中n表示开发者的数量，m表示服务组合 的数量，

服务调用关系Y用于描述服务组合Ma与服务Se的关系，可以采用m×s 的矩阵来描述Y=[y_jk]_m×s，其中m表示服务组合的数量，s表示服务的数量，

服务供应关系P用于描述服务供应商Pr与服务Se的关系，可以采用 p×s的矩阵来描述P=[p_ok]_p×s，其中s表示服务的数量，p表示服务供应商 的数量，

为了满足服务生态系统中核心服务识别的需要，进一步给出服务网络 及服务频率矩阵的描述。

服务网络S用于描述服务Se之间的协作关系，可以采用s×s的矩阵来 描述，S=[f_kl]_s×s其中f_kl(k≠l)表示Se_k和Se_l在同一个服务组合中协作的次数，f_kk表示Se_k在被使用的频率。因为服务网络当中的节点均为服务，因此它是一 个同质网络。服务网络可以通过服务调用关系获得：

S=Y^TY。

其中Y表示服务调用关系。

服务频率矩阵用于描述服务Se在生态系统当中的使用频率，可以采用 对角阵Λ=[f_kk]_s×s描述：

f_kk=∑_jy_jk。

其中y_jk为服务调用关系Y中第j行第k的值。

步骤S14，计算模块133利用激活-扩散模型构建服务生态异质网络中 每个所述主体的重要性计算方法，计算各个主体在服务生态系统中的全局 重要性。

在服务生态系统当中，各个主体的重要性相互影响，但是沿着价值链 可以得到以下的两个假设：

假设1：重要的服务供应商提供比较重要的服务并且被应用在比较重 要的服务组合当中。

假设2：重要的开发者开发比较重要的服务组合并且在其中调用比较 重要的服务。

详细地，基于以上的两个假设，如图5所示，是服务生态系统全局重 要性扩散模型，其中服务组合的重要性是整个系统重要性扩散过程的激活 点，η、γ、ν、μ分别表示服务供应商重要度受自身影响的系数、服务重 要度受自身影响的系数、开发者重要度受自身影响的系数及服务组合重要 度受自身影响的系数，α表示服务组合重要度受开发者重要度影响的系数， β表示开发者重要度受服务组合重要度影响的系数，ω表示服务重要度受 服务组合重要度影响的系数，λ表示服务组合重要度受服务重要度影响的 系数，θ表示服务重要度受服务供应商重要度影响的系数，ρ表示服务供 应商重要度受服务重要度影响的系数。

所述步骤S14分为两步：

（1）初始化服务生态系统中各个主体重要性的初始值，即初始化服务 组合重要性、各个服务、服务供应商以及开发者重要性的初始值。

不同的服务组合随着时间的演进拥有不同的受欢迎程度，从而具备不 同的重要性。因此服务组合的受欢迎程度影响服务组合的重要性，并且体 现为服务组合评分以及点击率的乘积。则服务组合重要性的初始值为：

$\mathrm{pr}{x}_i^0=\frac{\mathrm{Rate}\left(M{a}_i\right)\times \mathrm{Visited}\left(M{a}_i\right)}{{\Sigma }_k\mathrm{Rate}\left(M{a}_k\right)\times \mathrm{Visited}\left(M{a}_k\right)},$

其中Rate(Ma_i)表示服务组合Ma_i的评分，Visited(Ma_i)表示服务组合Ma_i的 点击率。

服务，服务供应商以及开发者重要性的初始值均为0。

（2）利用服务生态系统中各个主体重要性的初始值及各个主体重要性 所满足的扩散规则进行迭代计算服务生态系统中各个主体的全局重要性。

所述服务生态系统中各个主体重要性满足以下的扩散规则：

（a）服务组合重要度R_y：

$R_y^{+}\leftarrow {\mathrm{\mu R}}_y+\alpha D^T{R}_d+\mathrm{\lambda Y}{\Lambda }^{-1}{R}_x+{\xi }_y,$

其中μ+α+λ≤1,μ≥0,α≥0,λ≥0。αD^TR_d表示来自开发者的重要性； λYΛ^-1R_x表示来自其调用的服务的重要性，ξ_y表示系统中其它因素（如随机 因素），μR_y表示自身的迭代。

（b）开发者重要度R_d：

$R_d^{+}\leftarrow {\mathrm{vR}}_d+\mathrm{\beta D}{R}_y^{+}+{\xi }_d,$

其中v+β≤1,v≥0,β≥0。表示来自其开发的服务组合的重要性， vR_d表示开发者自身重要性的迭代，ξ_d表示系统中其它因素（如随机因素）。

（c）服务供应商重要度R_p：

$R_p^{+}\leftarrow \eta R_p+\rho {\mathrm{PR}}_x+{\xi }_p,$

其中η+ρ≤1,η,ρ≥0。ρPR_x表示来自其提供的服务的重要性，ξ_p表示 系统中的其它因素（如随机因素），ηR_p表示自身重要性的迭代。

（d）服务重要度R_x：

$R_x^{+}\leftarrow (\gamma -\mathrm{\lambda \omega })R_x+{\mathrm{\omega Y}}^T{R}_y^{+}+\theta P^T{R}_p^{+}+{\xi }_x,$

其中γ+ω+θ≤1,γ,ω,θ≥0。ωY^T表示来自服务组合的重要性，θP^T表 示来自服务供应商的重要性，ξ_x表示系统中其它因素（如随机因素）。

步骤S15，获取模块134利用LDA（Latent Dirichlet Allocation）话题 模型获取服务生态系统中的多个领域、并根据各个服务在服务生态系统中 的全局重要性来获取每个领域下的核心服务。

详细步骤如图6所示。

如图6所示，是步骤S15的细化流程图。

步骤S160，对于每一个至少被一个服务组合调用的服务，获取其服务 功能描述（Description），标签（Tags）以及摘要（summary），通过分词工 具获取服务的描述向量。

步骤S161，将服务生态系统中所有服务的描述向量作为LDA话题模 型的输入来训练得到服务生态系统的多个领域及每个服务在每个领域下的 相关度。所述相关度为服务在领域中所占的权重。

将服务生态系统中所有服务的描述向量作为LDA话题模型的输入来 训练得到服务生态系统的多个领域即将服务生态系统中所有服务划分到多 个不同的领域中。每个领域中有多个服务。

步骤S162，对每个领域，根据所述相关度对每个领域中所有服务进行 从大到小排序，并获取前面k个服务作为该领域的领域服务。

步骤S163，对每一个领域的领域服务，根据所述领域服务在服务生态 系统中的全局重要性进行从大到小排序，并分别获取每个领域的前面l个 （l＜k）服务作为该领域的核心服务。

通过本发明，所述服务生态系统核心服务识别方法，能利用异质网络 模型考虑不同主体的影响，获得更准确的核心服务。同时能够获得所有各 个主体在服务生态系统中的全局重要性，而这是同质网络无法做到的。利 用基于话题模型的领域重要性重排方法，能够有效的识别出不同领域下的 核心服务，与基于话题相关度排序方法相比，可得到更高质量的每个领域 下的核心服务排序，从而能更准确地为用户提供每个领域下的核心服务。

最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制， 尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应 当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明 技术方案的精神和范围。