上下文管理的适应性信息系统

理论计算机科学电子笔记146（2006）69-84www.elsevier.com/locate/entcs上下文管理适应性信息系统Cinzia Cappiello，Marco Comuzzi，EnricoMussi and Barbara Pernici1米兰理工大学电子与信息系意大利米兰摘要现代技术使用户能够使用多个渠道访问服务。在服务设计阶段，这对不同的技术需求和不同的用户期望提出了对高软件适应性的额外要求。在执行过程中，服务通常是动态选择的;这个服务选择阶段需要在上下文中识别最合适的服务，该上下文描述了用户发送服务请求的时刻。本文的重点是选择阶段，它的目的是提供一个框架，以定义和管理的背景下，一般环境的特点是适应性和多渠道访问。最后通过实例验证了该框架的适用性和可行性MAIS（多通道自适应信息系统）架构，并考虑与旅游领域相关的服务。MAIS体系结构的目标是通过在多个服务提供商中进行选择来自动和高效地提供具有适当特征的服务。关键词：Web服务，上下文本体论，上下文管理1介绍现代经济注重客户满意度，因此，对环境的评估以及对用户个人资料特征的评估越来越重要。事实上，组织倾向于提供不同类型的服务，以满足不同的用户需求。1Email：[cappiello，comu zz i，mussi，pe r n ici]@ ele t. 波林岛It1571-0661 © 2006 Elsevier B. V.在CC BY-NC-ND许可下开放访问。doi：10.1016/j.entcs.2005.11.00870C. Cappiello等理论计算机科学电子笔记146（2006）69在Web信息系统（WIS）设计文献中，根据用户期望对内容进行个性化是一个特别相关的研究主题。事实上，在WIS系统文献中，首次引入了Profiling技术来表示用户需求，并使用此信息来调整网页内容。轮廓是一种技术，通过该技术收集和操纵数据，目的是识别和描述实体的轮廓，例如用户，对象，产品或过程[24]。配置文件通常是信息的结构化表示，描述了用户及其对服务和数据的偏好。用户这种分类仅限于区分用户提供的所有信息和可以从用户特征或行为推断出的信息。 如果我们将用户配置文件特征扩展到用户在特定时刻与他们所处的环境以及与他们访问服务的设备的交互，我们称之为上下文。上下文定义问题也在面向服务的计算中得到了解决。实际上，这一领域描绘了这样一幅图景：不同的用户使用一组异构的设备和技术动态地调用由不同的提供者提供的服务适应性和多渠道信息系统提供的机会使这一情况更加丰富。事实上，这种应用程序强化了定制和上下文感知服务提供的愿景：所提供的服务及其特性必须满足用户的对在定义良好的域上表达偏好的需求引入了使用机器可读语言定义域概念及其之间的关系的问题，以便让上下文感知平台的用户表达他们的偏好，并让平台本身创建相应的上下文。语义网，特别是本体，帮助研究人员找到了这种语言[3]。如今，本体是让应用程序共享、交换和组合来自不同领域的概念和关系的最受认可的手段，而OWL（Web本体语言）是用于描述它们的机器可读语言[26]。本文提出了一种新的框架来定义和管理一般环境中的上下文。该框架突出了一组功能，需要在信息系统中管理上下文。上下文是特定的C. Cappiello等理论计算机科学电子笔记146（2006）6971使用灵活和可扩展的基于本体的模型。该模型是可扩展的，因为它提供了一个通用框架，可以应用于几乎所有需要管理用户上下文的应用程序;该模型是可扩展的，因为它提供了添加新的域规范的机制，可以在这些域规范上实例化上下文的上下文建模的方法依赖于使用本体来描述上下文。事实上，本体和OWL可以用来连接不同的领域规范，以定义一个公共的上下文本体。它们还可以帮助设计师和分析师开发应用程序，这些应用程序能够推理上下文定义，以支持动态和自适应的服务选择或用户配置。MAIS（多通道自适应信息系统）项目[27]2的服务提供体系结构被提出作为本文描述的上下文模型和上下文管理框架的具体应用。本文的结构如下。相关工作在第2节中展示，第3节描述了上下文模型的结构，第4节讨论了用于管理从模型中检索的上下文信息的框架。MAIS项目的背景定义和管理示例在第5节中提供，结论最终在第6节中得出。2相关工作在基于计算机的应用程序中指定上下文的需要已经在三个主要的研究领域中得到了强调：无处不在和移动计算，上下文感知应用程序和普适计算。在无处不在的移动应用程序中，用户可以从具有不同功能和计算资源的各种设备和应用程序访问数据和信息;在这种情况下，上下文用于使用最适合用户特征的表示来传递适当的内容。因此，为了定义上下文信息，例如用户在大多数情况下，这些信息是隐式的，并从部署在用户周围环境中的传感器和插件中收集。例如，UWA（普适Web应用程序）项目[9]提出了许多不同的模型和方法，用于从用户需求出发开发普适Web在这种情况下，Web应用程序的定制是基于需求分析而从用户配置中获得的，2 MAIS项目网址：http://www.mais-project.it72C. Cappiello等理论计算机科学电子笔记146（2006）69而不是从实际用户上下文的管理。此外，[6]提出了一种移动设备的响应架构和一种处理上下文特征和用户需求之间的冲突的方法。在[7]中，业务流程执行的异常可以由上下文管理器生成。在这种情况下，上下文模型非常简单，仅限于静态用户个人数据和一小部分移动功能，如GSM蜂窝通知、GPS位置或可用的无线网络。上下文感知应用程序使用上下文向用户提供相关信息和服务[18]。在这种情况下，问题不仅与使内容适应用户计算能力有关，而且还必须考虑上下文的其他元素，例如用户行为或偏好，以便为用户选择最相关的信息和服务。情境感知应用程序的典型示例是虚拟旅行者[5]或为残疾人提供服务[10]。事实上，在这些环境中，定义上下文的最重要因素与用户的偏好有关，例如艺术兴趣或残疾。 普适计算的其他典型方面，例如用户位置或使用中的设备，成为仅在使用定制的表示层提供内容的时刻出现的二阶关注点。普适计算的基本思想是以人为中心的计算，其中计算资源和服务在任何地方都可以免费获得，并无缝协作以支持用户 为了实现这一愿景，上下文不仅用于识别执行任务的环境和用户特征，而且还用于推断有关用户的新知识，以透明和主动的方式帮助他们。普适计算强调需要提供正式的上下文描述和规则，通过这些规则可以提取新的上下文特征在面向服务计算领域，关于用户特征和上下文的学术研究还在发展中，虽然人们对上下文的概念已经达成一致，但很难给出一个正式的定义。本文利用[12]中的定义，将上下文视为任何可以用来描述与用户和应用程序（包括用户和应用程序本身）之间的交互相关的人、地点或对象的信息。对于无处不在的、移动的或上下文感知的应用程序和普适计算，上下文的定义和随后的使用受到很大的限制，并被应用于特定的领域。许多应用程序与旅游领域有关，即，虚拟旅行者C. Cappiello等理论计算机科学电子笔记146（2006）6973在其他应用中，上下文通常是特定用户特征的集合，例如禁用用户域中的残疾[10]，或移动应用中的设备和渠道功能。除了可扩展和跨领域的上下文定义之外，文献缺乏管理上下文定义和扩展的框架和架构。上下文工具包框架包含指导方针帮助开发人员快速从头开始构建上下文感知应用程序，而不限制上下文空间的复杂性[13]。虽然该方案在形式化上下文结构和上下文感知计算方面取得了很大的进展，但它仍然将上下文视为来自用户周围传感器的数据集合，而没有考虑用户的偏好或其他上下文特征。[16]讨论了使用上下文建模语言（CML）的普适上下文感知应用程序的框架。该框架面向使用逻辑推理上下文，而不是描述机制来扩展和管理上下文信息。在[19]中描述了用于服务选择的上下文模型，该模型被应用于中间件，用于为导航板PDA应用收集上下文信息。已经开发了许多用于描述上下文的工具和语言上下文建模语言代表了一种专门的语言，用于指定信息的类型，它们的分类，依赖关系和质量元数据[16]。此外，上下文图[23]是图形语言的元素，可用于指定必须利用的上下文和规则，以做出与不同上下文特征的值相关的使用本体作为一种指定上下文的方式，也许已经成为处理上下文和从上下文指定中导出的规则的适当方法[15]。事实上，本体能够定义概念和上下文元素之间的关系，并提供可扩展性和可扩展性，因为它们可以组合在一起，以便在上下文规范中包括不同领域的描述，例如质量和安全元数据。意大利MAIS项目已经开发了一些主动性来处理不同架构级别的上下文指定和上下文感知应用程序的问题。在[4]中，提出了一种在上下文感知应用中支持非常小的数据库使用的方法。在[2]中提出了一个Web服务自适应选择和提供的初步模型项目中的其他小组正在开发建模用户上下文和配置文件的方法这些工作是面向问题的自适应接口生成的表示层的移动和便携式设备和用户profiling。本文的目标是提供一个通用的、可扩展的用户上下文定义，该定义可用于不同的体系结构74C. Cappiello等理论计算机科学电子笔记146（2006）69层次，显示其应用程序中的自适应服务选择方案，并讨论其对MAIS架构的影响。3上下文顶级本体通常，用户配置文件用一系列属性-值>对来描述用户需求，其中值描述特定的用户或用户类。每项要求可分为：• 显式：用户指定值。• 隐式：用户没有明确指定该值。隐式需求通常通过分析用户特征和识别用户所属的用户在文献中，如第2节所讨论的，没有描述可以包含在一般上下文中的元素的贡献。事实上，所有的贡献都描述了特定领域内的背景。本文的目标是提供在通用域中定义和创建用户配置文件的元素和指南。为了描述的一般情况下，我们使用的方法基于本体。这是因为本体论允许对表征特定元素的概念进行灵活和可扩展的定义，在这种情况下，这是一个一般的上下文。为了形式化所提出的本体，我们使用了OWL语言[26]。在图1中呈现了顶级本体。顶级本体指定了独立于应用领域定义的一般概念，并且可以用于不同的应用领域[25]。这里定义的上下文由三个基本要素组成：用户配置文件、环境和渠道。用户配置文件描述了与用户相关的属性，并区分为域相关用户配置文件和域无关用户配置文件。前者包含了所有的特征，描述了用户沿着他们的社会独特的属性。它包括个人数据，他们的物理-能力和一般兴趣。它们通常表示为属性-值>对.后者是指考虑上下文的特定域，它通常包含特定服务的偏好它们通常表示为属性-操作符-值>;操作符的指定，例如=，>，或允许沿着服务特性定义复杂的约束。<旅游领域中的约束的一个例子是图2显示了一个使用OWL对上下文的一部分（即用户配置文件）进行建模的示例。C. Cappiello等理论计算机科学电子笔记146（2006）6975传奇类的一部分Fig. 1. Context top ontology

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