The Semantic Web is an extension of the current Web, where the availability of information is expected to enable the cooperation between man and, above all, machines. The creation of standards which express shared meaning enable the construction of applications to solve integration, collaboration and automation problems which were already been identified by scientific community and technology consumers. The use of Web Services has brought several advances in this sense, and their annotation in semantic terms, transforming them into Semantic Web Services, enables the Semantic Web intent. Several technologies also enable the creation of such elements and their inherent use as basic blocks of application development whose scope is embedded on Web. This way, due to the fast growing of the number of services, some approaches to effectively solve the problem of services integration and use become necessary. This work proposes a modeling of a software solution to the discovery and composition of Semantic Web Services problem through the use of a genetic algorithm based on abstract data types. It is also proposed a tool implementation using OWL, OWL-S and OWL-S API languages and frameworks as well as the formal problem definition along with the scientific community expectations to the given solution. / AWeb Semântica é uma ampliação da web atual onde a disposição da informação viabiliza a cooperação entre homens e, sobretudo, entre máquinas. O surgimento de padrões web que expressam significado compartilhado possibilitam a construção de aplicações que resolvem problemas de integração, colaboração e automação já identificados pela comunidade científica e mercado consumidor de tecnologias. A utilização de Serviços Web trouxe grandes ganhos neste sentido, e sua anotação em termos semânticos, tornando-os Serviços Web Semânticos, viabiliza a proposta da Web Semântica. Diversas tecnologias viabilizam a construção de tais elementos e sua conseqüente utilização como blocos básicos do desenvolvimento de aplicações cujo escopo é embarcado na web. Assim, dado o rápido crescimento da quantidade de serviços, tornam-se necessárias abordagens que resolvam de forma efetiva, com garantias de qualidade e tempo de resposta aceitável, a integração e posterior utilização destes. Este trabalho propõe a modelagem de uma solução de software para o problema da Descoberta e Composição de Serviços Web Semânticos através do uso do Algoritmo Genético Baseado em Tipos Abstratos de Dados. Também é proposta uma implementação utilizando OWL, OWL-S e a OWL-S API. São apresentadas a definição formal do problema, as expectativas da comunidade científica quanto às soluções elaboradas e os resultados obtidos com respeito à viabilidade da proposta.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-05-31T11:20:44Z No. of bitstreams: 1 laryssaaparecidamachadodasilva.pdf: 4042568 bytes, checksum: 22bb878bf9e226b2225e96b0e5b6405a (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-05-31T12:42:13Z (GMT) No. of bitstreams: 1 laryssaaparecidamachadodasilva.pdf: 4042568 bytes, checksum: 22bb878bf9e226b2225e96b0e5b6405a (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-31T12:42:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 laryssaaparecidamachadodasilva.pdf: 4042568 bytes, checksum: 22bb878bf9e226b2225e96b0e5b6405a (MD5) Previous issue date: 2010-07-05 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Um conceito importante nas pesquisas em e-Science é o de workflows científicos, que, em geral, são longos, compostos de várias aplicações que, em conjunto, representam um experimento científico. Uma possibilidade para auxiliar na definição destes workflows científicos é o uso de ferramentas que agreguem semântica para auxiliar na sua composição. Os serviços Web semânticos apresentam tecnologias altamente favoráveis à sua composição para a obtenção de processos mais complexos, tais como o uso de padrões Web, independência de plataforma, independência de linguagem de programação utilizada para o desenvolvimento, possibilidade de processamento distribuído, e, principalmente, o uso de recursos semânticos que possibilitem sua descoberta, composição e invocação automáticas. Com o objetivo de auxiliar na descoberta de serviços Web para a composição de workflows científicos, propomos o desenvolvimento de um framework, denominado Composer-Science, que realize a busca de serviços Web semânticos e componha estes, definindo assim, um workflow científico. O objetivo geral do ComposerScience é permitir que o pesquisador descreva semanticamente um workflow científico e, considerando essa descrição, automatize, por meio do uso de serviços Web semânticos e ontologias, a busca semântica por serviços em repositórios e a geração de workflows científicos a partir dessa composição. O objetivo geral do framework pode ser decomposto em objetivos específicos: o registro e o armazenamento, nos repositórios distribuídos (bancos de dados) do framework, de ontologias de domínio (OWL) e anotações dos serviços Web semânticos (OWL-S); a realização de pesquisa semântica, baseada em requisitos fornecidos pelo pesquisador, nos repositórios distribuídos, a fim de realizar a descoberta de serviços Web semânticos que atendam os requisitos semânticos fornecidos; a análise sintática, baseada em requisitos estruturais (dados de entrada e saída), além da análise semântica dos serviços descobertos por meio da pesquisa semântica, a fim de se obter possíveis composições dos mesmos; a geração de modelos de workflows em WS-BPEL a partir das composições possíveis. Desta forma, os modelos gerados pelo framework podem ser utilizados em Sistemas de Gerenciamento de Workflows Científicos (SGWfC) e serem compostos com outros modelos de workflow. / An important concept in e-Science research is scientific workflows, which are usually long, consisting of several applications that, together, represent a scientific experiment. One possibility to assist in defining these scientific workflows is the use of tools that add semantics to the composition process. Semantic Web services have technologies that are highly favorable to their composition, in order to obtain more complex processes. Examples of these technologies are the use of Web standards, platform independence, programming language independence, possibility of distributed processing and especially the use of semantic resources that enable their discovery, automatic composition and invocation. With the aim of assisting in the discovery of Web services for scientific workflows composition, we propose the development of a framework, named Composer-Science, to conduct the search for semantic Web services and compose them, thus defining a scientific workflow. The overall objective of Composer-Science is to allow researcher to describe semantically a scientific workflow and, considering this description automatize, through the use of semantic web services and ontologies, the semantic search for services in repositories and the generation of scientific workflows from this composition. The overall objective of the framework can be broken down into specific objectives: registration and storage of domain ontologies (OWL) and semantic annotations of Web services (OWL-S), in distributed repositories (databases) of the framework; implementation of semantic search, based on requirements provided by the researcher, in distributed repositories, in order to discovery semantic Web services that match the semantic requirements provided; the syntactic analysis, based on structural requirements (input and output), and semantic analysis of services discovered using semantic search, in order to obtain their possible compositions; the generation of WS-BPEL workflow models from the possible compositions. Finally, the models generated by the framework can be used in Workflow Management Systems (WMS) and composed with other workflow models.

A automação de tarefas como descoberta, composição e invocação de Serviços Web é um requisito importante para o sucesso da Web Semântica. Nos casos de insucesso na busca por um serviço, por não existir disponível um serviço completo que atenda plenamente a requisição do usuário, uma possibilidade de contorno é compor o serviço procurado a partir de elementos básicos que atendam parcialmente a requisição inicial e que se completem. A composição de Serviços Web pode ser realizada de forma manual ou de forma automática. Na composição manual, o desenvolvedor de Serviços Web pode tirar proveito da sua expertise sobre os serviços envolvidos na composição e sobre o resultado que se deseja alcançar. Esta tese aborda problemas e apresenta contribuições relacionadas ao processo de composição automática de Serviços Web. A composição automática de Serviços Web requer que os serviços sejam descritos e publicados de forma a modelar o conhecimento (semântica explícita) que o desenvolvedor utiliza para realizar a composição manual. A descoberta automática baseada nas descrições semânticas do serviço é também um passo crucial na direção da composição automática, pois é um estágio anterior necessário para a seleção dos serviços candidatos à composição. Trabalhos da área de pesquisa em Serviços Web Semânticos exploram a utilização dos padrões da Web Semântica para enriquecer, com semântica explícita, a descrição dos Serviços Web. O problema da composição automática de Serviços Web é tratado neste trabalho por meio de três linhas de investigação: modelagem dos Serviços Web Semânticos; descoberta automática de Serviços Web Semânticos; e composição automática de Serviços Web Semânticos. As contribuições desta tese incluem: a plataforma RALOWS para modelagem de aplicações Web como Serviços Web Semânticos, tendo como estudo de caso aplicações para realização de experimentos remotos; um algoritmo para descoberta automática de Serviços Web Semânticos; uma proposta baseada em grafos e caminhos de custo mínimo para prover composição automática de Serviços Web Semânticos; uma infra-estrutura e ferramentas de apoio à descrição, publicação, descoberta e composição de Serviços Web Semânticos / The automation of the discovery, composition and invocation of Web Services is an important step to the success of the Semantic Web. If no single Web Service satisfies the functionality required by one user, an alternative is to combine existing services that solve parts of the problem in order to reach a complete solution. Web Services composition can be achieved manually or automatically. When composing services manually, Web Service developers can take advantage of their expertise and knowledge about the composition services and the target service. This thesis addresses issues and presents contributions related to the process of automating Web Services composition. The automatic composition of Web services requires the description and publication of the services in order to model the necessary knowledge (explicit semantics) that the developer uses to perform the manual composition. The automatic Web Service discovery is a crucial step toward the automatic composition, because it is a previous stage necessary to the selection of composition service candidates. Semantic Web Services researches explore the use of the Semantic Web technologies to enrich the Web Services descriptions with explicit semantics. Three main lines of investigation are adopted in this thesis to explore the process of automatic composition of Web Services. They are the following: Semantic Web Services modeling; automatic discovery of Semantic Web Services; and automatic composition of Semantic Web Services. The main contributions of this thesis include: the RALOWS platform for modeling Web applications as Semantic Web Services; an algorithm for the automatic discovery of Semantic Web Services; a graph-based approach to the automatic composition of Semantic Web Services; and an infrastructure and tools to support the Semantic Web Services description, publishing, discovery and composition

A automação de tarefas como descoberta, composição e invocação de Serviços Web é um requisito importante para o sucesso da Web Semântica. Nos casos de insucesso na busca por um serviço, por não existir disponível um serviço completo que atenda plenamente a requisição do usuário, uma possibilidade de contorno é compor o serviço procurado a partir de elementos básicos que atendam parcialmente a requisição inicial e que se completem. A composição de Serviços Web pode ser realizada de forma manual ou de forma automática. Na composição manual, o desenvolvedor de Serviços Web pode tirar proveito da sua expertise sobre os serviços envolvidos na composição e sobre o resultado que se deseja alcançar. Esta tese aborda problemas e apresenta contribuições relacionadas ao processo de composição automática de Serviços Web. A composição automática de Serviços Web requer que os serviços sejam descritos e publicados de forma a modelar o conhecimento (semântica explícita) que o desenvolvedor utiliza para realizar a composição manual. A descoberta automática baseada nas descrições semânticas do serviço é também um passo crucial na direção da composição automática, pois é um estágio anterior necessário para a seleção dos serviços candidatos à composição. Trabalhos da área de pesquisa em Serviços Web Semânticos exploram a utilização dos padrões da Web Semântica para enriquecer, com semântica explícita, a descrição dos Serviços Web. O problema da composição automática de Serviços Web é tratado neste trabalho por meio de três linhas de investigação: modelagem dos Serviços Web Semânticos; descoberta automática de Serviços Web Semânticos; e composição automática de Serviços Web Semânticos. As contribuições desta tese incluem: a plataforma RALOWS para modelagem de aplicações Web como Serviços Web Semânticos, tendo como estudo de caso aplicações para realização de experimentos remotos; um algoritmo para descoberta automática de Serviços Web Semânticos; uma proposta baseada em grafos e caminhos de custo mínimo para prover composição automática de Serviços Web Semânticos; uma infra-estrutura e ferramentas de apoio à descrição, publicação, descoberta e composição de Serviços Web Semânticos / The automation of the discovery, composition and invocation of Web Services is an important step to the success of the Semantic Web. If no single Web Service satisfies the functionality required by one user, an alternative is to combine existing services that solve parts of the problem in order to reach a complete solution. Web Services composition can be achieved manually or automatically. When composing services manually, Web Service developers can take advantage of their expertise and knowledge about the composition services and the target service. This thesis addresses issues and presents contributions related to the process of automating Web Services composition. The automatic composition of Web services requires the description and publication of the services in order to model the necessary knowledge (explicit semantics) that the developer uses to perform the manual composition. The automatic Web Service discovery is a crucial step toward the automatic composition, because it is a previous stage necessary to the selection of composition service candidates. Semantic Web Services researches explore the use of the Semantic Web technologies to enrich the Web Services descriptions with explicit semantics. Three main lines of investigation are adopted in this thesis to explore the process of automatic composition of Web Services. They are the following: Semantic Web Services modeling; automatic discovery of Semantic Web Services; and automatic composition of Semantic Web Services. The main contributions of this thesis include: the RALOWS platform for modeling Web applications as Semantic Web Services; an algorithm for the automatic discovery of Semantic Web Services; a graph-based approach to the automatic composition of Semantic Web Services; and an infrastructure and tools to support the Semantic Web Services description, publishing, discovery and composition

Submitted by Maike Costa (maiksebas@gmail.com) on 2017-06-29T15:06:59Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 2340814 bytes, checksum: bdce9ccd956442015a53d57f06a00741 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-29T15:06:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 2340814 bytes, checksum: bdce9ccd956442015a53d57f06a00741 (MD5) Previous issue date: 2016-08-23 / Software Engineering is a discipline that encompasses all aspects of the production of a software system, from the early stages of the system specification to maintenance, when the system is already being used. A very interesting area in Software Engineering is software reuse, which impacts positively on reducing time, costs and risks in software development processes. Therefore, it can be stated that software reuse improves not only the software development process, but also the product itself. One of the main approaches for software reuse is service oriented development, which adopts the Service-Oriented Architecture (SOA) paradigm. In SOA, services represent a natural evolution of component-based development, and therefore can be defined as loosely coupled, reusable software components, that encapsulate discrete functionality, can be distributed and remotely accessed through coding. It is important to highlight that while SOA is an architectural paradigm for developing software systems, Web Services represent the most widely existing technology adopted to implement SOA exploring protocols based on Internet standards and on XML. With the growth of the market and the use of web services, the tendency is always increase the number of services available for assembly applications in different contexts, making impractical the task of manually selecting the services required to compose a software system. Consequently, one can state that the effort needed to select the required services tends to increase more and more, creating a problem with a large and complex search space, making it necessary the automation of the selection process based on metaheuristic search techniques. In this context, the proposed work aims to automate the web services selection process using techniques of Search-Based Software Engineering, in which the selection strategy is guided by structural and functional metrics that have the purpose of evaluating the similarity between the specifications and respective implementations of candidate services as well as their dependencies, thus reducing the effort of adaptation and integration of web services developed by different suppliers. / Engenharia de Software é uma disciplina que engloba todos os aspectos da produção de um sistema de software, incluindo desde os estágios iniciais da especificação do sistema até sua manutenção, quando o sistema já está sendo utilizado. Uma área de estudo bastante interessante da Engenharia de Software é o reuso de software, que impacta positivamente na redução do tempo, dos custos e dos riscos provenientes de um processo de desenvolvimento de software. Portanto, é possível afirmar que o reuso de software melhora, não apenas o processo de desenvolvimento de software, mas também o próprio produto. Uma das principais abordagens de reuso de software é o desenvolvimento orientado a serviços, que adota o paradigma da Arquitetura Orientada a Serviços (SOA – Service-Oriented Architecture). No paradigma SOA, serviços representam uma evolução natural do desenvolvimento baseado em componentes, e, portanto, podem ser definidos como componentes de software de baixo acoplamento, reusáveis, que encapsulam funcionalidades discretas, que podem ser distribuídos e acessados remotamente de forma programática. É importante destacar que, enquanto SOA é um paradigma arquitetural para desenvolvimento de sistemas de software, serviços web (web services) representam a tecnologia existente mais amplamente adotada para implementar SOA explorando protocolos baseados em padrões da internet e em XML (eXtensible Markup Language). Com o crescimento do mercado e utilização dos serviços web, a tendência é sempre aumentar o número de serviços disponíveis para montagem de aplicações em diferentes contextos, tornando impraticável a tarefa de selecionar de forma manual os serviços requeridos para compor um sistema de software. Consequentemente, é possível afirmar que o esforço necessário para selecionar os serviços requeridos tende a aumentar cada vez mais, gerando um problema com um grande e complexo espaço de busca, tornando necessária a automatização do processo de seleção baseada em técnicas de busca metaheurística. Neste contexto, o trabalho proposto visa automatizar o processo de seleção de serviços web utilizando técnicas da Engenharia de Software Baseada em Buscas, cuja estratégia de seleção é orientada por métricas funcionais e estruturais, que têm o propósito de avaliar a similaridade entre as especificações e as respectivas implementações dos serviços candidatos, bem como as suas dependências, reduzindo assim o esforço de adaptação e integração de serviços web desenvolvidos por fornecedores distintos.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This work formalizes four methods based on Linear Logic for the verification of interorganizational workflow processes modelled by Interorganizational Workflow nets, which are Petri nets that model such processes. The first method is related to the verification of the Soundness criteria for interorganizational workflow processes. The method is based on the construction and analysis of Linear Logic proof trees, which represent the local processes as much as they do the global processes. The second and third methods are related, respectively to Soundness criteria verification, Relaxed Soundness and Weak Soundness for the interorganizational workflow processes. These are obtained through the analysis of reutilized Linear Logic proof trees that have been constructed for the verification of the Soundness criteria. However, the fourth method has the objective of detecting the deadlock free scenarios in interorganizational workflow and is based on the construction and analysis of Linear Logic proof trees, which initially takes into consideration the local processes and communication between such, and thereafter the candidate scenarios. A case study is carried out in the context of a Web services composition check, since there is a close correlation between the modelling of the interorganizational workflow process and a Web services composition. Therefore, the four methods proposed in the interorganizational workflow process context, are applied to a Web services composition. The evaluation of the obtained results shows that the reutilization of Linear Logic proof trees initially constructed for verifying the Soundness criteria, in fact occurs in the context of verifying the Relaxed Soundness andWeak Soundness criteria. In addition, the evaluation shows how the Linear Logic sequents and their proof trees explicitly show the possibilities for existing collaborations in a Web service composition. An evaluation that takes into account the number of constructed linear logic proof trees shows that this number can be significantly reduced in the deadlock-freeness scenarios detection method. An approach for resource planning based on the symbolic date calculation, which considers data extracted from Linear Logic proof trees is presented and validated through simulations performed on the CPN tools simulator. Two approaches for the monitoring of deadlockfreeness scenarios are introduced and show how data obtained from the Linear Logic proof trees can be used to guide the execution of such scenarios. / Este trabalho formaliza quatro métodos baseados na Lógica Linear para verificação de processos de workflow interorganizacionais modelados por WorkFlow nets interorganizacionais, que são redes de Petri que modelam tais processos. O primeiro método está relacionado com a verificação do critério de correção Soundness para processos de workflow interorganizacionais. O método é baseado na construção e análise de árvores de prova da Lógica Linear que representam tanto os processos locais quanto o processo global. O segundo e terceiro métodos estão relacionados, respectivamente, com a verificação dos critérios de correção Relaxed Soundness e Weak Soundness para processos de workflow interorganizacionais, e são obtidos através da análise de árvores de prova da Lógica Linear reutilizadas, construídas para a prova do critério de correção Soundness. Já o quarto método tem por objetivo a detecção dos cenários livres de deadlock em processos de workflow interorganizacionais e é baseado na construção e análise de árvores de prova da Lógica Linear que consideram, inicialmente, os processos locais e as comunicações entre estes e, posteriormente, os cenários candidatos. Um estudo de caso é realizado no contexto da verificação de composições de serviços Web, uma vez que há uma relação estreita entre a modelagem de um processo de workflow interorganizacional e uma composição de serviços Web. Assim, os quatro métodos propostos no contexto dos processos de workflow interorganizacionais são aplicados a uma composição de serviços Web. A avaliação dos resultados mostra que o reuso de árvores de prova da Lógica Linear construídas inicialmente para a prova do critério de correção Soundness de fato ocorre no contexto da verificação dos critérios de correção Relaxed Soundness e Weak Soundness. Além disso, a avaliação mostra como os sequentes da Lógica Linear e suas árvores de prova explicitam as possibilidades de colaboração existentes em uma composição de serviços Web. Uma avaliação que leva em conta o número de árvores de prova da Lógica Linear construídas mostra que este número pode ser significativamente reduzido no método para detecção de cenários livres de deadlock. Uma abordagem para planejamento de recursos, baseada no cálculo de datas simbólicas, que considera dados extraídos de árvores de prova da Lógica Linear, é apresentada e validada através de simulações realizadas no simulador CPN Tools. Duas abordagens para a monitoração dos cenários livres de deadlock são introduzidas e mostram como dados obtidos nas árvores de prova da Lógica Linear podem ser utilizados para guiar a execução de tais cenários. / Doutor em Ciência da Computação