Data driven adaptation of heterogeneous service-oriented processes

Abstract

Within the currently forming web, where services and information sources thrive, the provision of adaptable service-oriented processes that exploit available services and information is becoming a requirement rather than a desirable feature. The goal of such processes, is to “use available information about changes in its environment to improve their behavior”. Considering for example the set of techniques that have been used one may identify several categories, e.g. Artificial Intelligence (AI) techniques, Context-Aware Computing techniques or even Aspect Oriented computing techniques. Along the same lines, when considering the process lifecycle adaptation is normally performed at runtime, however one should count the time when most of the required computations take place, e.g. at runtime or at design or deployment time. It is also important to consider the primary optimization goal expected to be achieved by each approach. For example while some of them aim to recover from unexpected errors, e.g. communication errors with the comprising services, others aim to leverage process quality characteristics.In principle DDPA accommodates the provision of adaptable service processes by exploiting the use of information available to the process environment in addition to existing services. Adaptation in the context of our approach includes the identification and use of possible alternatives for the achievement of the goals and sub-goals defined in a process; alternatives include the utilization of available related information and/or services (or service chains). Data-Driven adaptation incorporates AI planning and Context-Aware Computing techniques to support the identification of possible alternatives at deployment time. When calculating the possible alternatives the goal of our approach is to reduce the number of steps, i.e. number of process tasks, defined in the original process. More specifically our approach models the problem of discovering alternate process paths as a non-deterministic, partially observable planning problem and uses model based planning techniques to resolve it. The problem of information collection and exchange is resolved using a semantically enhanced Tuplespace model. Compared to contemporary approaches our work constitutes a major departure as it: i)Supports the reuse or available data and services for process adaptation, ii)Accommodates adaptation through the incorporation of possible alternate paths in a process model at deployment time, iii)Facilitates processes comprising several types of services, e.g. Web, P2P, OGC services, and, iv)Leverages the collection and exchange of related information using a semantically enhanced Tuplespace model. Finally yet importantly, we should note that the proposed approach paves the way for another research direction related to the inter-process communication. Our approach extends the set of direct interaction patterns, supported by the Service-Oriented model, with the introduction of an implied message exchange pattern via the use of the tuplespace paradigm. This interaction pattern can lead to more flexible and decoupled process models.

Στο υπό εξέλιξη διαδίκτυο, όπου ανθούν οι υπηρεσίες και οι πηγές πληροφορίας, η παροχή προσαρμοζόμενων υπηρεσιοστρεφών διαδικασιών οι οποίες εκμεταλλεύονται διαθέσιμες υπηρεσίες και πληροφορίες, αποτελεί επιτακτική ανάγκη και όχι απλά επιθυμητό χαρακτηριστικό. Στόχος των προσαρμοζόμενων διαδικασιών είναι η «χρήση διαθέσιμων πληροφοριών σχετικών με τις αλλαγές του περιβάλλοντος τους με σκοπό την βελτιστοποίηση της συμπεριφοράς τους». Στο σύνολο των τεχνικών που έχουν εφαρμοστεί ως τώρα μπορεί κανείς να αναγνωρίσει διάφορες κατηγορίες, όπως για παράδειγμα, τεχνικές από το χώρο της Τεχνητής Νοημοσύνης, τεχνικές από το χώρο της υπολογιστικής Πλαισίου, ή ακόμη από το χώρο της υπολογιστικής Όψεων. Ομοίως όταν κανείς εξετάζει το κύκλο ζωής διαδικασιών, εάν και η προσαρμογή μιας διαδικασίας είθισται να λαμβάνει χώρα κατά το χρόνο εκτέλεσης, είναι απαραίτητο να λαμβάνεται υπόψη το ‘πότε’ πραγματοποίούνται οι περισσότεροι υπολογισμοι, π.χ. κατά το χρόνο εκτέλεσης, το χρόνο σχεδιασμού ή το χρόνο διάθεσης. Εξετάζοντας το είδος της βελτιστοποίησης που προσπαθεί να επιτύχει η κάθε πρακτική, διακρίνει κανείς προσπάθειες οι οποίες έχουν ως στόχο να ανακάμψουν από σφάλματα, ενώ άλλες προσπαθούν να βελτιώσουν τα ποιοτικά χαρακτηριστικά της διαδικασίας.Η προσέγγιση μας επιτρέπει την προσφορά προσαρμοζόμενων διαδικασιών χρησιμοποιώντας διαθέσιμες πληροφορίες και υπηρεσίες και περιλαμβάνει την αναγνώριση και χρήση πιθανών εναλλακτικών μονοπατιών εκτέλεσης (ή διαδρομών) για την επίτευξη των στόχων και υπό-στόχων της κάθε διαδικασίας. Για την αναζήτηση των πιθανών εναλλακτικών χρησιμοποιούνται τεχνικές από το χώρο της Τεχνητής Νοημοσύνης Σχεδιασμού και της υπολογιστικής Πλαισίου κατά τον χρόνο διάθεσης της διαδικασίας. Κατά τον υπολογισμό των πιθανών εναλλακτικών, στόχος της προσέγγισης μας είναι η μείωση των βημάτων εκτέλεσης, δλδ του πλήθους των βημάτων της διαδικασίας που έχουν οριστεί.Συγκεκριμένα η προσέγγιση μας μοντελοποιεί το πρόβλημα της αναζήτησης εναλλακτικών μονοπατιών ως ένα μη-ντετερμινιστικό, μερικώς παρατηρήσιμο πρόβλημα σχεδιασμού για την επίλυση του οποίου στηρίζεται στη χρήση τεχνικών Σχεδιασμού Βασισμένου σε Μοντέλα. Το πρόβλημα της συλλογής και διαμοιρασμού της πληροφορίας επιλύεται με τη χρήση ενός σημασιολογικά εκτεταμένου tuplespace μοντέλου. Σε σύγκριση με τις υπάρχουσες προσεγγίσεις η εργασία αυτή αποτελεί ένα σημαντικό βήμα εξέλιξης καθώς i)Υποστηρίζει την επαναχρησιμοποίηση διαθέσιμων δεδομένων και υπηρεσιών για την προσαρμογή διαδικασιών, ii)Στηρίζει τη προσαρμογή μέσω της ενσωμάτωσης εναλλακτικών ροών εκτέλεσης σε ένα μοντέλο διαδικασίας κατά το χρόνο προσφοράς της διαδικασίας, άλλες προσπαθούν να βελτιώσουν τα ποιοτικά χαρακτηριστικά της διαδικασίας.Η προσέγγιση μας επιτρέπει την προσφορά προσαρμοζόμενων διαδικασιών χρησιμοποιώντας διαθέσιμες πληροφορίες και υπηρεσίες και περιλαμβάνει την αναγνώριση και χρήση πιθανών εναλλακτικών μονοπατιών εκτέλεσης (ή διαδρομών) για την επίτευξη των στόχων και υπό-στόχων της κάθε διαδικασίας. Για την αναζήτηση των πιθανών εναλλακτικών χρησιμοποιούνται τεχνικές από το χώρο της Τεχνητής Νοημοσύνης Σχεδιασμού και της υπολογιστικής Πλαισίου κατά τον χρόνο διάθεσης της διαδικασίας. Κατά τον υπολογισμό των πιθανών εναλλακτικών, στόχος της προσέγγισης μας είναι η μείωση των βημάτων εκτέλεσης, δλδ του πλήθους των βημάτων της διαδικασίας που έχουν οριστεί.Συγκεκριμένα η προσέγγιση μας μοντελοποιεί το πρόβλημα της αναζήτησης εναλλακτικών μονοπατιών ως ένα μη-ντετερμινιστικό, μερικώς παρατηρήσιμο πρόβλημα σχεδιασμού για την επίλυση του οποίου στηρίζεται στη χρήση τεχνικών Σχεδιασμού Βασισμένου σε Μοντέλα. Το πρόβλημα της συλλογής και διαμοιρασμού της πληροφορίας επιλύεται με τη χρήση ενός σημασιολογικά εκτεταμένου tuplespace μοντέλου. Σε σύγκριση με τις υπάρχουσες προσεγγίσεις η εργασία αυτή αποτελεί ένα σημαντικό βήμα εξέλιξης καθώς i)Υποστηρίζει την επαναχρησιμοποίηση διαθέσιμων δεδομένων και υπηρεσιών για την προσαρμογή διαδικασιών, ii)Στηρίζει τη προσαρμογή μέσω της ενσωμάτωσης εναλλακτικών ροών εκτέλεσης σε ένα μοντέλο διαδικασίας κατά το χρόνο προσφοράς της διαδικασίας, άλλες προσπαθούν να βελτιώσουν τα ποιοτικά χαρακτηριστικά της διαδικασίας.Η προσέγγιση μας επιτρέπει την προσφορά προσαρμοζόμενων διαδικασιών χρησιμοποιώντας διαθέσιμες πληροφορίες και υπηρεσίες και περιλαμβάνει την αναγνώριση και χρήση πιθανών εναλλακτικών μονοπατιών εκτέλεσης (ή διαδρομών) για την επίτευξη των στόχων και υπό-στόχων της κάθε διαδικασίας. Για την αναζήτηση των πιθανών εναλλακτικών χρησιμοποιούνται τεχνικές από το χώρο της Τεχνητής Νοημοσύνης Σχεδιασμού και της υπολογιστικής Πλαισίου κατά τον χρόνο διάθεσης της διαδικασίας. Κατά τον υπολογισμό των πιθανών εναλλακτικών, στόχος της προσέγγισης μας είναι η μείωση των βημάτων εκτέλεσης, δλδ του πλήθους των βημάτων της διαδικασίας που έχουν οριστεί.Συγκεκριμένα η προσέγγιση μας μοντελοποιεί το πρόβλημα της αναζήτησης εναλλακτικών μονοπατιών ως ένα μη-ντετερμινιστικό, μερικώς παρατηρήσιμο πρόβλημα σχεδιασμού για την επίλυση του οποίου στηρίζεται στη χρήση τεχνικών Σχεδιασμού Βασισμένου σε Μοντέλα. Το πρόβλημα της συλλογής και διαμοιρασμού της πληροφορίας επιλύεται με τη χρήση ενός σημασιολογικά εκτεταμένου tuplespace μοντέλου. Σε σύγκριση με τις υπάρχουσες προσεγγίσεις η εργασία αυτή αποτελεί ένα σημαντικό βήμα εξέλιξης καθώς i)Υποστηρίζει την επαναχρησιμοποίηση διαθέσιμων δεδομένων και υπηρεσιών για την προσαρμογή διαδικασιών, ii)Στηρίζει τη προσαρμογή μέσω της ενσωμάτωσης εναλλακτικών ροών εκτέλεσης σε ένα μοντέλο διαδικασίας κατά το χρόνο προσφοράς της διαδικασίας, iii)Καλύπτει τη προσφορά διαδικασιών που περιλαμβάνουν υπηρεσίες διαφόρων τύπων, π.χ. υπηρεσίες Ιστού (Web services), υπηρεσίες Ομότιμου-προς-Ομότιμο, Γεωδαιτικές υπηρεσίες, και iv)Επιτρέπει τη συλλογή και το διαμοιρασμό σχετικών πληροφοριών με τη χρήση ενός σημασιολογικά εκτεταμένου tuplespace μοντέλου. Τέλος άξιο αναφοράς είναι το ότι η συγκεκριμένη προσέγγιση ανοίγει έναν νέο ερευνητικό δρόμο σχετικό με την επικοινωνία μεταξύ διαδικασιών. Η προσέγγιση μας εισάγει ένα νέο πρότυπο έμμεσης ανταλλαγής μηνυμάτων μέσω του πλαισίου tuplespace, το οποίο μπορεί να οδηγήσει στη δημιουργία πιο ευέλικτων και αποσυνδεδεμένων μοντέλων διεργασιών.