1. CENTRO POLITÉCNICO SUPERIOR
UNIVERSIDAD DE ZARAGOZA
Proyecto Fin de Carrera
Ingeniería Informática
Intérprete de los modelos de proceso en
descripciones semánticas de Servicios Web
OWL-S
Autor: Rafael Ramos Guallar
Director: José Ángel Bañares Bañares
Departamento de Informática e Ingeniería de Sistemas

2. Sumario
1. Introducción
2. OWL-S
3. Aplicación
3.1. Manejo de ontologías
3.2. Intérprete de protocolos
3.3. Motor de reglas
4. Demo
5. Conclusiones

3. Sumario
1. Introducción
2. OWL-S
3. Aplicación
3.1. Manejo de ontologías
3.2. Intérprete de protocolos
3.3. Motor de reglas
4. Demo
5. Conclusiones

4. 1. Introducción
● Servicios Web
– Conjunto de tecnologías que permiten la interoperabilidad
entre sistemas heterogéneos en redes con independencia
de lenguaje y plataforma.
● El proveedor expone un servicio para su acceso público.
● El cliente invoca remotamente sus métodos.
● La compatibilidad se garantiza mediante estándares de
representación y comunicación (XML, SOAP, WSDL...).

5. Servicios Web
● La compañía expone un servicio, cuya interfaz se presenta en el
documento WSDL.
● El usuario, conociendo la interfaz, crea un programa cliente que invoca el
servicio.
WSDL
WSDL
● Debería existir un agente que pudiera ejecutar el servicio automáticamente,
sin conocerlo de antemano.

6. Semántica
● Web Semántica
– La tecnología de la Web Semántica está destinada a aportar
información acerca del significado de los contenidos, en un
lenguaje formal.
● Servicios Web Semánticos
– Servicios que incluyen una descripción semántica de su
funcionamiento y estructura, en unos términos
potencialmente comprensibles por cualquier máquina.

7. Ejemplo (1)
● Descripción de procesos
WSDL OWL-S
<wsdl:operation name="Pagar">
<wsdl:input message="tns:PagarIn"/>
<wsdl:output message="tns:PagarOut"/>
</wsdl:operation> Input: cardNumber
<wsdl:message name="PagarIn">
<wsdl:part name="numTarjeta" Precondition:
type="s:string"/> validCard(cardNumber)
Process: Pagar
</wsdl:message>
Effect:
<wsdl:message name="PagarOut"> charged(cardNumber)
<wsdl:part name="recibo" Output: receipt
element="tns:tipoRecibo"/>
</wsdl:message> Ontología
“Comercio”
cardNumber
?
receipt
validCard()
charged()

8. Ejemplo (2)
● Protocolo de interacción
WSDL OWL-S
SeleccionarTrayecto
<wsdl:operation name="SeleccionarTrayecto"/>
<wsdl:operation name="SeleccionarFecha"/> SeleccionarFecha
<wsdl:operation name="Pagar"/> Choice
<wsdl:operation name="Cancelar"/>
Cancelar Pagar
?

9. Servicios Web Semánticos
● Se expone un servicio definido en el documento WSDL.
● Se añade una descripción semántica con ayuda de una ontología.
Ontol.
Repositorio de
ontologías
WSDL
Ontol. OWL-S OWL-S
● El agente aprende esa ontología.
● Con ella, interpreta la descripción semántica que obtiene del servicio.
● El agente ejecuta el servicio según su protocolo.

10. Sumario
1. Introducción
2. OWL-S
3. Aplicación
3.1. Manejo de ontologías
3.2. Intérprete de protocolos
3.3. Motor de reglas
4. Demo
5. Conclusiones

11. 2. OWL-S
● Lenguaje diseñado para describir
semánticamente Servicios Web.
– Es una extensión de OWL, y se codifica en XML.
– Como ontología, incluye conceptos relativos a servicios
(procesos, inputs...). Los elementos de un servicio concreto
son instancias de estos conceptos.
– Aporta información de tres tipos:
● ServiceProfile: Qué hace
● ServiceModel: Cómo se usa
● ServiceGrounding: Cómo se accede

12. ServiceModel
Inputs
● Procesos Preconditions
Locals
– Process: Unidad básica de trabajo Process
Effects
(método). Results
Outputs
– Atributos:
● Inputs: datos de entrada
Atomic
● Outputs: datos de salida Process
● Locals: variables locales
Composite
● Preconditions: condiciones necesarias Process
● Effects: hechos resultantes
● Results: resultados condicionales
– Ej.: Si <condición>, devuelve <output> y ocurre <efecto>
– Pueden ser atómicos (una única invocación-respuesta) o
compuestos (formados por un conjunto de subprocesos).

13. ServiceModel
● Protocolo
– Organización de los componentes de un proceso compuesto.
– Estructuras de control:
● Perform
● Sequence
● Choice
● Split
● Split+Join
● Any-Order
● If-Then-Else
● Repeat-While
● Repeat-Until
● Produce

14. Sumario
1. Introducción
2. OWL-S
3. Aplicación
3.1. Manejo de ontologías
3.2. Intérprete de protocolos
3.3. Motor de reglas
4. Demo
5. Conclusiones

15. 3. Aplicación
● Se pretende conseguir un agente que pueda ejecutar Servicios Web
automáticamente, mediante su descripción semántica.
● Sólo ejecución, no descubrimiento.
OWL-S OWL-S
Decisiones
- Camino de la conversación
- Valores de entrada
?
● Problema: Toma de decisiones
– Durante el uso del servicio deben tomarse decisiones para alcanzar el
objetivo deseado.
– Estas decisiones corresponden al usuario, lo cual es un obstáculo para
la automatización.

16. Solución 1
● Modo manual
OWL-S
0..N proceso
inputs
proceso(inputs)
outputs
outputs
– Separación de la toma de decisiones del resto del trabajo. El usuario,
presente durante el consumo, expresa sus elecciones en una interfaz
gráfica; el sistema asegura el seguimiento del protocolo y envía las
invocaciones al Servicio Web.

17. Solución 2
● Modo automático
reglas de
decisión
OWL-S
0..N proceso
inputs proceso(inputs)
outputs
– El usuario establece reglas de decisión que permiten al sistema tomar
las decisiones por sí sólo durante la ejecución del servicio. Estas reglas
indican el camino y los inputs que deben usarse en cada paso.

18. Interfaz gráfica

19. Uso
2. Introducir
inputs
1. Seleccionar
nodo
3. Ejecutar
nodo

20. Arquitectura del sistema

21. Invocaciones asíncronas
Síncrono Asíncrono
ejecutar ejecutar
invocación invocación
ejecutar
invocación
respuesta
ejecutar
invocación respuesta
respuesta
respuesta

22. Sumario
1. Introducción
2. OWL-S
3. Aplicación
3.1. Manejo de ontologías
3.2. Intérprete de protocolos
3.3. Motor de reglas
4. Demo
5. Conclusiones

23. 3.1. Manejo de ontologías
● Ontologías
Clases Instancias
Persona juan
nombre (single string) nombre: “Juan Pérez”
telefono (multiple int) telefono: 12345
67890
padre (single Persona) padre: luis
● La aplicación soporta el manejo de datos ontológicos para los parámetros
de entrada y salida.
● La información semántica del servicio en OWL-S es accesible a través de la
interfaz gráfica:
- Protocolo de interacción → grafo de protocolo
- Características de procesos → paneles de información
- Parametros de E/S → editores de instancias, panel de ontologías

24. Introducción de parámetros
● Ejemplo: CartCreate
CartRequestWithItems
cartAddition (multiple CartAddition)
CartAddition
ASIN (single string)
quantity (single int)
● Los parámetros de tipo simple se introducen en cajas de texto
● Los parámetros ontológicos se crean mediante editores de instancias en
función de su clase.

25. Conversión de datos
OWL WSDL
[XSLT]
Valores Inputs WSDLMessage
[XSLT]
Valores Outputs WSDLMessage
● Los valores de entrada, asociados a los inputs, se convierten en partes del
mensaje WSDL que se envía al Servicio Web. Los outputs se extraen del
mensaje de retorno.
● La correspondencia entre parámetros OWL y WSDL puede ser directa, o
bien estar definida en una cadena de transformación XSLT. Esto se
especifica en el Grounding de la descripción OWL-S.

26. Sumario
1. Introducción
2. OWL-S
3. Aplicación
3.1. Manejo de ontologías
3.2. Intérprete de protocolos
3.3. Motor de reglas
4. Demo
5. Conclusiones

27. 3.2. Intérprete de
protocolos
● El transcurso de la conversación depende del protocolo
definido por el proveedor y de las decisiones del usuario:
– Sistema: seguimiento del protocolo
– Usuario: control del avance
● La tarea del intérprete consiste en garantizar que la secuencia
de invocaciones se ajusta al protocolo. Esto se traduce en
calcular los nodos que deben habilitarse en cada paso.
● Cada estructura de control avanza según su especificación,
como se ve en los siguientes ejemplos.

28. Avance
● Perform, Produce
➢ Nodos unitarios. Al ejecutarse
se habilita su sucesor.
Perform Produce

29. Avance
● Secuencia
➢ Cada nodo se ejecuta después
del anterior.

30. Avance
● Choice
➢ El usuario elige una rama Choice
de las posibles.

31. Avance
● Split+Join
➢ Se abren varias ramas Split+Join
concurrentes. Todas ellas
deben terminar para
continuar.

32. Avance
● Split
➢ Se abren varias ramas Split
concurrentes de las que no
se espera su terminación.
El Split termina
inmediatamente,
habilitándose el siguiente
nodo.

33. Avance
● Any-Order
➢ Las ramas deben Any-Order
ejecutarse en cualquier
orden, pero no
concurrentemente. Todas
deben terminar para
continuar.

34. Avance
● If-Then-Else
➢ Se habilita una de las If-Then-Else <condition>
ramas según el valor de la
T F = True
condición (True o False).

35. Avance
● Repeat-While
➢ Si la condición es cierta se Repeat-While <condition>
entra al bucle; si no, se
T = True
False
continúa. F

36. Avance
● Repeat-Until
➢ Si la condición es falsa se
reinicia el bucle. Si es cierta
se continúa.
Repeat-Until <condition>
F
= True
False
T

37. Sumario
1. Introducción
2. OWL-S
3. Aplicación
3.1. Manejo de ontologías
3.2. Intérprete de protocolos
3.3. Motor de reglas
4. Demo
5. Conclusiones

38. 3.3. Motor de reglas
● Lenguaje de reglas: Jess (CLIPS + Java)
Hechos Reglas
(lunes) (defrule regla1
(alumno juan) (presion baja)
(humedad alta)
(presion baja) =>
(assert (lluvia))
)
● Se ejecutan las reglas que estén sensibilizadas por los hechos
existentes.
– En la aplicación, las reglas deben efectuar las acciones que
haría el usuario en la interfaz gráfica:
● Dirigir el avance de la conversación
● Introducir valores de entrada

39. Manipulación de parámetros
● Funciones que obtienen valores:
– (get­input <perform> <input>)
– (get­output <perform> <output>)
– (get­local <perform> <local>)
● Funciones que establecen valores:
– (set­input <perform> <input> <valor>)
● Funciones auxiliares:
● (make­instance [<nombre>] of <clase> <propiedad­valor>*)
● (slot­get <instancia> <propiedad>)
● (slot­set <instancia> <propiedad> <valor>)
● ...
Ejemplo:
(make-instance juan of Persona (nombre “Juan Pérez”)))
(set-input Perform1 Input1 juan)

40. Control de la conversación
● Hechos que reflejan el estado del protocolo:
– (enabled <nodo>)
● Indica que el nodo en cuestión está habilitado. Se inserta cuando se habilita,
y se retira cuando se deshabilita.
● Función que actúa sobre el protocolo:
– (execute <nodo>)
● Ordena la ejecución del nodo indicado en modo automático.
Ejemplo de regla de avance:
(defrule ejecutarN1
(enabled N1)
=>
(execute N1)
)

41. Auto-ejecución
Run
Jess
ejecutar N1 Reglas
(defrule ejecutarN2
In1 = “abc”
(enabled N2)
ejecutar =>
N2 (set-input N2 In1 “abc”)
(execute N2)
)
...
N3
Hechos
(enabled N1)
(enabled N2)

42. Ejemplos
Split+Join
● Dependencias entre nodos:
In1
(defrule exeP4 P1 P4
(enabled P4)
(enabled P3)
=>
(set-input P4 In1 (get-output P2 Out1)) P2 Out1
P5
(execute P4)
)
(defrule exeDefault
P3 P6
(enabled ?node&~P4)
=>
(execute ?node)
)
● Elección con criterio:
Choice
(defrule exeP1 (defrule exeP2
(enabled P1) (enabled P1)
(enabled P2) (enabled P2)
(izquierda) (derecha) P1 P2
=> =>
(execute P1) (execute P2)
) )

43. Sumario
1. Introducción
2. OWL-S
3. Aplicación
3.1. Manejo de ontologías
3.2. Intérprete de protocolos
3.3. Motor de reglas
4. Demo
5. Conclusiones

44. Sumario
1. Introducción
2. OWL-S
3. Aplicación
3.1. Manejo de ontologías
3.2. Intérprete de protocolos
3.3. Motor de reglas
4. Demo
5. Conclusiones

45. 5. Conclusiones
● Se ha obtenido una herramienta que facilita la tarea de
consumir automáticamente Servicios Web, mediante un
proceso de “aprendizaje”.
– El usuario accede a un servicio, aprende sus detalles mientras lo usa, y
posteriormente define reglas para automatizar su ejecución.
● Se abre la posibilidad de definir reglas genéricas aplicables a
cualquier servicio dentro de un dominio.
– El programa podría tomar decisiones en servicios desconocidos.
● Las tecnologías que se usan aún están en desarrollo. Esta
herramienta está dirigida a investigadores del área de Servicios
Web Semánticos, y puede ser útil para avanzar en el diseño de
este tipo de sistemas.

46. Preguntas