Aplicação de Serviços Web Semânticos para Automatização de Help Desk

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1 Universidade Federal de Santa Catarina Sistemas de Informação Aplicação de Serviços Web Semânticos para Automatização de Help Desk Rodrigo de Souza Zeferino Florianópolis, Junho de 2008

2 Índice 1 Introdução Contextualização Objetivos Objetivos Específicos Justificativa Metodologia Fundamentação Teórica SOA( Service Oriented Architecture) Vantagens da SOA Características da SOA Web Service Web Semântica Ontologias Serviços Web Semânticos WSMO (Web Service Modeling Ontology) WSML (Web Service Modeling Language) Camadas WSML Sintaxe WSML Identificadores em WSML Sintase Conceitual Ontologias Goals (Objetivos) Mediadores Sintaxe Expressões Lógicas Particularidades das Variantes WSML Características da WSML WSMX(Web Service Modelling Execution Environment) Execução Semântica Arquitetura WSMX WSMT Perspectivas WSMT Perspectiva WSML Perspectiva Mapping Perspectiva SEE Desenvolvimento do Projeto Conclusões Trabalhos Futuros Referências Bibliográficas Bibliografia...34

3 Índice de Figuras Figura 1: Paradigma Find-Bind-Execute...7 Figura 2: Arquitetura Web Service...9 Figura 3: Pilha de Protocolos...10 Figura 4: Exemplo de Taxionomia...11 Figura 5: Estrutura Atual da Web...12 Figura 6: Composição de Serviços...13 Figura 7: Orquestração de Serviços...13 Figura 8: Coreografia de Serviços...14 Figura 9: Elementos Básicos do WSMO...15 Figura 10: Relação Entre WSMO e MOF...16 Figura 11: Variáveis e Camadas...17 Figura 12: Exemplo de Ontologia...20 Figura 13: Comparação Conceitual X Lógico...22 Figura 14: Arquitetura WSMX...24 Figura 15: Perspectiva WSML...28 Figura 16: Perspectiva Mapping...29 Figura 17: Perspectiva SEE...30

4 Apresentação Título: Aplicação de Serviços Web Semânticos para Automatização de Help Desk Instituição de Desenvolvimento: Universidade Federal de Santa Catarina, Departamento de Informática e Estatística (INE) Local de Desenvolvimento: Florianópolis, Santa Catarina - Brasil Autor: Rodrigo de Souza Zeferino Orientação: Prof. Frank Siqueira Co-Orientação: Giorgio Santos Costa Merize Banca Avaliadora Convidada: Prof. Renato Fileto

5 1 Introdução 1.1 Contextualização O objetivo geral do sistema idealizado é automatizar ao máximo o processo de atendimento ao usuário de informática dentro do Ministério Público do Estado de Santa Catarina, através da utilização de Serviços Web Semânticos. O sistema que será desenvolvido objetiva a interação de diversos Web Services através de ontologias pré-definidas para chegar a um objetivo. Com a utilização do sistema, espera-se que a qualidade do setor de Help Desk do Ministério Público do Estado de Santa Catarina aumente, proporcionando aos usuários do sistema um menor tempo de espera em suas solicitações. 1.2 Objetivos Aplicação de Serviços Web Semânticos para automatizar o atendimento de usuários de Help Desk, melhorando assim o tempo de resposta e a qualidade do serviço prestado. 1.3 Objetivos Específicos Como objetivos específicos está a criação de Serviços Web Semânticos, possibilitando a integração com todos os sistemas que rodam dentro do Ministério Público do Estado de Santa Catarina. 1.4 Justificativa Atualmente, o Ministério Público do Estado de Santa Catarina possui um parque de máquinas com mais de 2000 estações de trabalho. Também existem diversos serviços rodando em vários servidores, como por exemplo serviços de correio, arquivos, antivírus,etc. Em sua estrutura física, seu parque de máquinas está espalhado em 117 cidades do Estado de Santa Catarina. Dentro desse contexto, existem inúmeros problemas que

6 ocasionam a abertura de chamados no sistema de Help Desk. Cada chamado produz um atendimento, que pode ser feito por telefone, ou pessoalmente. A cada ano, o número de chamados aumenta, fazendo que o tempo para atendimento dos mesmos aumente. A maioria dos chamados abertos possui solução simples, não sendo necessária a intervenção técnica para ser resolvido. Devido ao crescente número de chamado abertos no sistema de Help Desk de informática, imaginou-se uma solução que pudesse melhorar o atendimento ao usuário final. A utilização de Serviços Web Semânticos, poderia automatizar a realização de chamados simples, possibilitando assim que a qualidade e a resposta de atendimentos mais complexos pudesse melhorar. Atualmente, nenhuma ferramenta no mercado faz essa automatização de forma completa, sendo uma inovação no setor de Help Desk. 1.5 Metodologia A metodologia a ser aplicada no desenvolvimento do trabalho passa pela elaboração inicial das ontologias inerentes ao sistema. Em um segundo momento, ocorrerá uma análise dos serviços em execução e a criação de novos. Com esse levantamento, poderá ser realizado a utilização de Serviços Web Semânticos.

7 2 Fundamentação Teórica O projeto Aplicação de Serviços Web Semânticos para Automatização de Help Desk se baseia em diversas tecnologias e áreas de estudo cuja menção se faz necessária para o entendimento da validade do trabalho a ser desenvolvido. Tais recursos, além de constituírem uma sólida base teórica de suporte, servem como sustentação para o entendimento e viabilização da implementação do projeto. 2.1 SOA( Service Oriented Architecture) Para entender como funciona um Web Service é necessário primeiro conhecer as tecnologias envolvidas. Web Services possuem a arquitetura SOA (Service Oriented Architecture) como base. Seu princípio fundamental é disponibilizar as funcionalidades de aplicações através de serviços. SOA é implementada seguindo o paradigma find-bind-execute. Este paradigma segue o princípio da publicação de serviços, e consumidores buscando pelos mesmos. Caso o consumidor encontre o serviço necessário, é criado um contrato e o mesmo devolve um endereço para utilização do serviço. A figura 1 ilustra esse paradigma. Figura 1: Paradigma Find-Bind-Execute Vantagens da SOA A grande vantagem da utilização da SOA é a integração entre aplicações através

8 de serviços. Basicamente, essa integração de serviços é regida por contratos, onde são definidos o conjunto de mensagens suportadas, seu conteúdo e políticas (ALVEZ et al., 2006) Características da SOA Em (N. Bieberstein,2006), são apontadas algumas características importantes da SOA. Entre as características podemos destacar: Descrição de interfaces através de documentos XML, possibilitando independência de plataforma; Comunicação com mensagens definidas via esquemas XML; Registro de serviços. Aplicações podem procurar serviços dentro de um diretório de serviços e executa-lo; Cada serviço SOA possui uma qualidade de serviço (QoS) associada com ele. 2.2 Web Service O estudo inicia esse tópico abordando tecnologias que tiveram a iniciativa de comunicação em ambientes distribuído, como Corba 1 e JAVA RMI 2. Essas tecnologias apresentam problemas na sua implementação. Nesse contexto, os Web Services surgiram para corrigir esses problemas. É apontado como uma grande vantagem dos Web Services, a utilização de baixo acoplamento entre sistemas e sua interoperabilidade, além de usar padrões abertos baseados em XML como WSDL,SOAP e UDDI A figura 2 demonstrada a arquitetura dos Web Services. Há uma grande similaridade entre a arquitetura Web Service e SOA, pois a primeira é uma implementação da segunda. 1 CORBA (Common Object Request Broker Architecture) é a arquitetura padrão criada pela OMG (Object Management Group) para estabelecer e simplificar a troca de dados entre sistemas distribuídos heterogêneos 2 O sistema Java Remote Method Invocation (RMI) permite que um objeto rodando sobre uma máquina virtual Java invoque métodos em outros objetos rodando em outra máquina virtual Java. RMI possibilita uma comunicação remota entre programas escritos na linguagem Java.

9 Figura 2: Arquitetura Web Service Os Web Services possuem alguns componentes principais que são responsáveis pelo seu funcionamento. Em resumo, essas são as principais características de cada um: Serviços é um componente que atende a uma função de negócio específica. Ele recebe requisições e oculta todo o processamento; WSDL define como as mensagens devem ser trocadas entre um consumidor e um serviço. Tem como objetivo principal descrever as interfaces dos serviços, sem ficar preso a nenhuma plataforma; SOAP é o protocolo de comunicação dos Web Services. Ele utiliza a infraestrutura de rede, navegando sobre o protocolo HTTP, facilitando a comunicação, pois na maioria das vezes não é barrado por firewalls; UDDI fornece o mecanismo para localização de serviços. Organiza ponteiros que descrevem serviços para acomodar o processo de descoberta através do registro de serviços. 2.3 Web Semântica Um grande problema da Web atual é a troca de informações entre sistemas, já que para realizar esta troca, deve-se conhecer exatamente o formato sintático (expressado em esquemas XML) dos dados. A Web Semântica (T. Bernes Lee, 2001) permite a troca de informações dentro de um caminho significante, facilitando a automação de processos de descrição sobre a Web.

10 Anotações sobre a Web Semântica expressam uma ligação entre informação de aplicações sobre a Web e conectam as mesmas através de terminologias formais, chamada de ontologias. Ontologias (D. Fensel,2006) formam a espinha dorsal da Web Semântica. Basicamente, ontologias permitem que máquinas entendam a informação das aplicações através de suas terminologias. O termo ontologia é originado da filosofia e foi adotado no campo da ciência computacional com um significado um pouco diferente. Formalmente, uma ontologia é uma afirmação da lógica teórica. (GRUBER, 1993). O modelo proposto para a Web Semântica apresenta os diversos protocolos e técnicas que compõem sua estrutura. As principais são XML, RDF e Ontologias. A Figura 3 apresenta os protocolos e camadas que compõem a estrutura da Web Semântica. Figura 3: Pilha de Protocolos Ontologias O ponto principal das ontologias é que as terminologias aplicadas possam ser compreendidas tanto por humanos como por máquinas. Ontologias possibilitam uma representação explícita de semânticas. A combinação de ontologias com a Web potencializa a solução de vários problemas utilizando uma base de conhecimento e reuso de informações de integração. A descrição de ontologias utiliza símbolos de conhecimento humano como de máquina. Esses símbolos, também chamados de termos e relações, podem ser

11 interpretados por ambos. Os termos usualmente são palavras da linguagem natural, que representam uma abstração, e esses geram as relações. O relacionamento utiliza o superconceito subconceito (utiliza-se a terminologia is-as ). A figura 4 mostra a utilização de termos e relações através de uma taxionomia 3 de pessoa. Pessoa is-a is-a Pesquisador Estudante is-a is-a is-a Estudante-PHD Estudante-Mestre instance-of instance-of João Maria Figura 4: Exemplo de Taxionomia A taxionomia da figura 4 utiliza conceitos para descrever abstração do mundo real, como por exemplo, estudante-phd que engloba todos os atributos desse conceito. Os relacionamentos acima descritos são de fácil compreensão humana, pois as relações são formalmente definidas, possibilitando que uma máquina tire as mesmas conclusões. Esses relacionamentos são codificados de uma forma explícita, fazendo com que a máquina não conheça a abstração real de uma pessoa, mas que conheça a forma lógica. 3 Ciência da classificação.

12 2.4 Serviços Web Semânticos Serviços Web Semânticos(SWS) são definidos como serviços que possuem a capacidade de publicar, descobrir, compor e executar através da Web, tarefas semiautomatizadas. Serviços Web Semânticos podem ser definidos como a parte dinâmica da Web Semântica. O objetivo de padrões XML para a interoperabilidade de Web Services engloba apenas aspectos sintáticos, não envolvendo o significado das mensagens. Por exemplo, WSDL pode especificar as operações disponíveis em um Web Service e as estruturas de dados que podem ser enviadas ou recebidas, mas não consegue especificar o significado ou a semântica dos mesmos. É necessária a intervenção humana para se criar uma composição de serviços. Serviços Web Semânticos solucionam esse problema, fornecendo uma outra camada no topo da infra-estrutura dos Web Services possibilitando a descoberta, composição e execução de funcionalidades objetivando em valores adicionais aos serviços. A figura 5 (D. Fensel,2006) apresenta a localização dos SWS na estrutura atual da web. Figura 5: Estrutura Atual da Web Uma das principais vantagens da utilização de Serviços Web Semânticos é a composição de serviços. Essa composição conecta Web Services objetivando criar

13 processos de negócio de alto nível, com alto valor agregado. A figura 6 ilustra esse conceito. Figura 6: Composição de Serviços As principais formas de composição de serviços são a orquestração e a coreografia. A orquestração é um mecanismo que permite dois ou mais sistemas se comunicarem, utilizando uma orquestradora central. Sua grande vantagem, é que não existe a necessidade de se refazer funcionalidades de sistema já existentes, deixando a cargo da orquestradora central a invocação e retorno das mensagens. A figura 7 ilustra o seu funcionamento. Figura 7: Orquestração de Serviços Ao contrário da orquestração, na coreografia, os serviços conhecem uns aos outros e cada um conhece sua função dentro do fluxo do processo. A coreografia é realizada através da troca de mensagem entre os serviços. Abaixo a figura 8 ilustra a coreografia.

14 Figura 8: Coreografia de Serviços As 2 abordagens possuem prós e contras. Entre as principais vantagens da orquestração em relação a coreografia, está a flexibilidade, pois a inserção de um Web Service dentro de um grande processo de negócio não necessita da apresentação do serviço a todos os Web Services rodando. Por outro lado, na coreografia, é traçada a ordem correta da seqüência de mensagens, sem que nenhum dos Web Services controle a conversação. 2.5 WSMO (Web Service Modeling Ontology) O padrão WSMO (Web Service Modelling Ontology) (CARDOSO, 2006) fornece uma especificação ontológica para a definição de Serviços Web Semânticos (ESSI, 2007). WSMO é um modelo conceitual para criação de descrições semânticas para Web Services que pode ser usado para resolver interoperabilidade de sistemas e automatizar o processo de uso de Web Services. A abordagem do WSMO está baseada na utilização do WSMF (Web Services Modeling Framework) que é um framework que fornece um modelo conceitual para o desenvolvimento e descrição de Serviços Web Semânticos. O WSMO utiliza uma linguagem lógica denominada WSML (Web Service Modeling Language) para definição de suas sentenças formais. Além disso, o WSMO é baseado nos quatro elementos principais do WSMF: ontologias, web services, objetivos e mediadores, como mostra a figura 9.

15 Figura 9: Elementos Básicos do WSMO O modelo WSMO tem a intenção de ser um meta-modelo para Serviços Web Semânticos. Para definição deste modelo, foi utilizada a especificação MOF (Meta Object Facility) que define uma linguagem abstrata e um framework para especificar, construir e manipular meta-modelos neutros. MOF define uma arquitetura de metadados consistindo de quatro camadas: Camada de Informação : compreende os dados que serão descritos; Camada Modelo : compreende os metadados que descrevem dados na camada de informação; Camada Meta-Modelo : compreende a descrição que define a estrutura e a semântica dos metadados; Camada Meta-meta-modelo : compreende a descrição da estrutura e semântica dos meta-metamodelos. Em relação as 4 camadas do MOF, a linguagem WSML corresponde à camada de meta-meta-modelo. Já o WSMO constitui a camada de meta-modelo, enquanto que ontologias, goals, mediadores e web services são representados pela camada modelo. A descrição das ontologias e troca de dados entre Web Services constituem a camada de informação. A figura 10 mostra a relação entre WSMO e a arquitetura de camadas MOF.

16 Figura 10: Relação Entre WSMO e MOF WSML (Web Service Modeling Language) Web services são partes funcionais que são acessíveis através da WEB. Atualmente, tecnologias como WSDL descrevem funcionalidades oferecidas por um Web Service apenas em seu nível sintático. Para automatizar tarefas, como descoberta, composição e execução, a descrição semântica se torna necessária. A tecnologia de Web Semântica possibilita a descrição formal do conteúdo da Web. A junção dessas 2 tecnologias, é normalmente chamada de Serviços Web Semânticos. Dentro desse contexto, WSMO possibilita um modelo conceitual para descrever vários aspectos de serviços dirigidos a SWS. Dentro da Web Service Modeling Language (WSML) são empregados todos os aspectos de descrição de Web Service identificados por WSMO. WSML compreende diferentes formalismos em ordem para investigar sua aplicação para descrição de SWS. Visto que nosso objetivo é investigar a aplicação de diferentes formalismos para descrição de SWS, ele deverá ser restringido como base de nossos esforços em uma linguagem existente como OWL. Um objetivo concreto de nosso desenvolvimento de WSML é investigar o uso de diferentes formalismos, mais precisamente descrições lógicas e programação lógica, dentro do contexto de ontologias e Web Services. Existem 3 grandes áreas que se beneficiam do uso de métodos formais em descrição de serviços: descrição de ontologia, descrição funcional declarativa de objetivos e Webv Services e descrição de dinâmicas. Em sua versão atual, WSML define uma sintaxe semântica para descrever ontologias. Para descrição funcional de objetivos e Web Services, WSML proporciona um framework sintático. A descrição do comportamento dinâmico de Web Services (coreografia e orquestração) dentro do contexto de WSML está

17 sendo investigada, mas não foi integrada à WSML até este momento Camadas WSML WSML possui variações que diferem em expressividade lógica e dentro de paradigmas da linguagem. Essas variações permitem ao usuário fazer a troca entre expressividade e a complexidade explícita para ontologia, modelado para uma aplicação específica. As variações de WSML são as seguintes: WSML-Core : é baseada na intersecção da descrição lógica SHIQ e horn-logic, baseada sobre descrição lógica de programas. É a de menor expressão dentre as variações WSML; WSML-DL : extensão da WSML-Core, adicionado partes de descrição lógica(dl); WSML-Flight : extensão da WSML-Core. Adiciona as funções como meta modelagem e constantes. Ela é baseada em lógica de programação; WSML-Rule : extensão da WSML-Flight, promovendo funcionalidades da lógica de programação, ou seja, o uso de símbolos funcionais, regras inseguras, etc; WSML-Full : unificação da WSML-DL e WSML-Rule sobre uma primeira ordem abrangente. A figura 11 (D. Fensel,2006) representa em que tipo de descrição está inserida cada variável de WSML, bem como o que cada uma possui em comum. Figura 11: Variáveis e Camadas

18 Sintaxe WSML WSML faz uma clara distinção entre modelagem de diferenças conceituais dos elementos e a especificação das definições lógicas complexas. Para fazer isso, a sintaxe WSML é dividida em 2 partes, a sintaxe conceitual e a sintaxe de expressão lógica. A sintaxe conceitual foi desenvolvida da perspectiva do usuário, e é independente de base lógica. Ela é uma linguagem de fácil adoção, sendo intuitiva para seu entendimento. Para expressões lógicas, é necessário um bom conhecimento. Existem muitos pontos de entrada para expressões lógicas dentro da sintaxe conceitual, ou seja, axiomas em ontologias e capacidade de descrever objetivos e Web Services Identificadores em WSML WSML possui 3 tipos de identificadores, que são: IRI (Internationalized Resource Identifier): identifica a origem de uma definição Web. É o padrão sucessor da URI; sqnames (serialized QName): é uma abreviação da IRI. O prefixo e o local podem ser omitidos, quando os mesmo possuem o mesmo namespace; Valores de dados : strings, inteiros, decimais ou estrutura de dados valoradas, refletidas no XML Schema Sintase Conceitual A sintaxe conceitual da WSML permite a modelagem de Ontologias, Web Services, Objetivos e Mediadores. Ela é compartilhada entre todas as variantes, com exceção de algumas restrições aplicadas a modelagem de ontologias em WSML-Core e WSML-DL Ontologias Uma ontologia em WSML é composta pelos seguintes elementos: Conceito : a noção de conceito (também chamada de classes) representa a função principal em ontologias. Um conceito pode ter instâncias e deve ter um número de atributos associados com ele. A definição de atributos pode ser feita de 2 formas :

19 restrição(usando oftype) que definem o relacionamento e inferência(usando impliestype) o qual define o tipo. Relacionamento : relações em WSML podem ter origens arbitrárias, devendo ser organizadas em hierarquias (usando subrelationof) e os parâmetros devem ser tipados na forma de (oftype type) e (impliestype type), onde o type é um identificador conceito. Instâncias : um conceito deve ter um número de instâncias associadas com ele. Instâncias são as partes compartilhadas dentro de uma ontologia. Uma instância deve ser membro de zero ou mais conceitos e ter atributos associados; Axiomas : axiomas provêem um significado para adicionar expressões lógicas arbitrárias para dentro de uma ontologia. Serve em expressões lógicas para refinar o conceito ou definição de relações dentro das ontologias, como também adicionar axiomas arbitrários sobre uma base de conhecimento ou expressar constantes.; Web Services : um Web Service possui uma capacidade e um número de interfaces. A capacidade descreve a funcionalidade do Web Service de expressar condições sobre pre e pós estados, usando expressão lógica. Interfaces descrevem como interagir com o serviço; Capacidades : podem possuir precondition, poscondition e sharedvariables. Precondition assumem a descrição do estado antes da execução. Poscondition descrevem a relação entre a entrada e saída. SharedVariables são as variáveis compartilhadas em pre e pos conditions; Interfaces : descrevem como interagir com um serviço do ponto de vista da requisição e como o serviço interage com outros serviços e objetivos necessários; A figura 12 (D. Fensel,2006) apresenta um exemplo de ontologia WSML.

20 Figura 12: Exemplo de Ontologia Goals (Objetivos) Goals descrevem a capacidade que os Web Services oferecem. No entanto, a descrição de um Goal consiste dos mesmos elementos modelados como um Web Service, ou seja, propriedades não funcionais, uma capacidade e um número de interfaces Mediadores Mediadores conectam diferente Goals, Web Services e Ontologias, e ativam a inter-operação, reconciliando diferenças de representação de formatos, codificação, protocolos, etc Sintaxe Expressões Lógicas A sintaxe de expressões lógicas tem uma lógica de primeira ordem, compreendendo constantes, símbolos funcionais, variáveis, predicados e conjunção usual lógica. Também é possível ter modelos conceituais, atributos, definição de atributos, e subconceitos e conceitos de relacionamento. Finalmente, WSML tem um número de

21 facilidades de conexão baseada em programação lógica, ou seja, default negation (negation-as-failure), LP-implication, etc. Variáveis iniciam com um sinal de? e seguem com símbolos alfanuméricos. Termos são identificadores, variáveis ou construção de termos. Um átomo é, usualmente, um símbolo predicado com um número de termos como argumento. Junto a átomos usuais, WSML tem a denominação de moléculas, que são usadas para capturar informações sobre conceitos, instâncias, atributos e valores de atributos Particularidades das Variantes WSML Cada variante de WSML define um número de restrições na sintaxe de expressão lógica. Abaixo, a tabela 1 (D. Fensel,2006) ilustra as restrições de cada variante. Tabela 1: Restrições das Variantes A separação entre modelagem lógica e conceitual permite a fácil adoção por usuários não experientes, desde a sintaxe conceitual que não requer conhecimento avançado em modelagem lógica, onde expressões lógicas complexas requerem maior familiaridade com a linguagem. WSML permite a modelagem de diferentes aspectos relativos a Web Service no nível conceitual, enquanto continua oferecendo uma completa expressividade lógica. Parte da sintaxe conceitual para ontologia tem uma equivalência na sintaxe lógica. Esta correspondência é usada para definir a semântica da sintaxe conceitual. Uma tradução entre sintase lógica e conceitual pode ser analisada na figura 13 (D. Fensel,2006).

22 Figura 13: Comparação Conceitual X Lógico Características da WSML Existe um número de características que fazem o WSML único para o propósito de Semântica Web e Web Services Semânticos. Existem características principais que fazem parte dos 2 pilares do WSML, que são a linguagem independente de modelo conceitual para Ontologias, Web Services, Goals e Mediadores, baseados sobre o WSMO e o reuso. Abaixo as características principais: Framework sintático para definir camadas de linguagem : diferentes aplicações Semânticas Web e Semânticas Web Service necessitam de diferentes expressividades e isso não é alcançado com um paradigma de uma única linguagem. Com o WSML é investigado o uso de descrições lógicas e programação lógica; Normativo, sintaxe legível por humanos : se é fácil de ler e entender, é fácil de adotar; Separação de Modelagem Lógica e Conceitual : de um lado, a sintaxe conceitual do WSML é desenvolvida em independência de linguagem lógica. Por outro lado, sintaxe de expressões lógicas podem ser usadas para refinar definição de conceitos; Semântica baseada em formalismos conhecidos : WSML possui formalismos lógicos bem conhecidos como Datalog e Lógicas de Descrição dentro de um único framework sintático. Linguagem WWW : WSML tem um número de características que se integram na Web. WSML adota IRI, que é o sucessor do URI, para identificação de aplicações, seguindo a arquitetura Web. WSML adota mecanismos de namespace do XML.

23 2.6 WSMX(Web Service Modelling Execution Environment) O ambiente de execução de Web Services (WSMX) possibilita a descoberta dinâmica, seleção, mediação e invocação de Web Services Semânticos. O WSMX é construído sobre o framework WSMO, o qual descreve vários aspectos relacionados a Web Services Semânticos. WSMX foi desenvolvido como uma implementação de referência de ambientes de execução para Web Services. WSMX administra um repositório de Web Services, ontologias e mediadores. WSMX pode alcançar objetivos de um usuário através de seleção dinâmica Web Service compatíveis, mediando os dados necessários para se comunicar com os serviços e invocá-los. Dentro do processo de desenvolvimento do WSMX alguns passos são adotados, incluindo desenvolvimento de uma arquitetura, descrição de um modelo conceitual e especificação de execução semântica. Execução semântica é uma especificação formal das operações por detrás do sistema. Essas especificações formais pode ser usadas inúmeras vezes durante o desenvolvimento do software. Dentro do contexto do WSMX, a modelagem de execução semântica ajuda desenvolvedores a entender o sistema, permitindo a dedução de certas propriedades e habilitando um modelo guia de execução de componentes Execução Semântica Execução semântica é uma definição formal das operações por detrás do sistema. Ela descreve como os sistema se comporta. A definição formal preocupa-se apenas com conceitos abstratos. Instruções não falam sobre o mundo real, mas apenas sobre conceitos abstrato dentro do modelo. Dentro de um modelo, certas instruções podem ser deduzidas de outras instruções. Um modelo é sólido se apenas instruções verdadeiras puderem ser deduzidas; um modelo é completo se toda lógica conseqüente puder ser deduzida dentro do modelo. Uma definição formal deverá ser sólida e completa considerando a modelagem por trás do sistema. Métodos formais podem ser usados para evitar falhas de software durante seu desenvolvimento. Mas utiliza-los, não garante programas corretos. No entanto, ele ajuda na compreensão do sistema como um todo, revelando inconsistências, ambigüidades e

24 incompatibilidades que de outra forma não seriam detectadas. O primeiro benefício da utilização de métodos formais é a compreensão do sistema e a aceitação de diferentes membros de um equipe. Sua utilização define uma idéia única sobre o sistema. O segundo benefício é a automatização de certas propriedades na construção de especificações. Se a especificação é escrita em um linguagem que foi inferida pelo sistema, apenas uma derivação é conseqüente da especificação. Por fim, um terceiro benefício nesse sistema, é que diferentes componentes trabalham para alcançar a funcionalidade do sistema, usualmente administrada por uma central de componentes. Resumidamente, técnicas formais são usadas para especificar e verificar o sistema, aumentando a compreensão, automatizando a checagem de propriedades e isolando e automatizando controle de fluxo entre os componentes Arquitetura WSMX WSMX é um sistema baseado em eventos, consistindo de diferentes componentes que se comunicam através de eventos de forma assíncrona. Um componente produz um evento contendo uma mensagem e outro componente reage. A figura 14 (Oren, 2006) mostra a arquitetura WSMX: Figura 14: Arquitetura WSMX O manager (gerenciador) é o componente central, responsável por invocar os diferentes componentes em ordem para alcançar uma funcionalidade requerida. Em uma operação usual, WSMX é invocado por uma aplicação back-end com um goal (objetivo)

25 definido. O manager responde a requisição e invoca os componentes discovery (descoberta), selector (seletor), mediator (mediador) e invoker (invocador) uma ou mais vezes para atender a requisição do goal. A primeira coisa a ser feita pelo WSMX é listar todos os Web Services conhecidos. Desta lista, um Web Service é escolhido e testa-se sua compatibilidade. Se necessário, o mediator é chamado para resolver problemas de incompatibilidades. O processo continua se um Web Service é encontrado (com ou sem mediatior). Se não forem Web Services, não existirá transação, resultando em um matching error(erro de compatibilidade). Isso significa que os Web Service testados não atendem as necessidades. Depois desse teste, o componente selector seleciona os Web Services que mais combinam com as preferências do goal. E finalizando o processo, o componente invocator, invoca o Web Service selecionado.

26 2.7 WSMT WSMT (Web Services Modeling Toolkit) é uma ambiente de desenvolvimento para Web Services Semânticos, implementado sobre o framework Eclipse. Antes de sua criação, desenvolvedores de descrições semânticas com base no WSMO, utilizavam editores de texto para criar ontologias, web services, objetivos e mediadores. A validação dos mesmos e testes era uma tarefa árdua. Pelo fato de ser baseado no framework Eclipse, ele utiliza as ferramentas já implementadas para o mesmo através de plugins, como por exemplo o WTP(Web Tool Platform), possibilitando a manipulação de tecnologias Web Service, como WSDL e XML. É possível a criação de Web Services utilizando o WTP e fazer a descrição semântica na mesma ferramenta. O processo para criação de ontologias ou descrição semântica de Web Services envolve a criação de diferentes tipos de documento. As tarefas englobadas para criação desses documentos são as seguintes: Edição É a primeira tarefa que deve ser efetuada. Essa edição pode ser realizada tanto na forma textual, como na forma gráfica; Validação O problema mais comum na criação de descrição semântica é a modelagem incorreta. Sem uma ferramenta que valide as descrições, os erros se tornam constantes. Essa validação em tempo de edição reduz o tempo de desenvolvimento das descrições; Teste Uma vez validada a descrição semântica, é necessário assegurar que ela se comporte conforme o esperado. A integração de testes na ferramenta diminui os esforços em performance,interação, etc; Desenvolvimento Depois de todos os passos, o desenvolvedor deverá usar algum sistema run-time. A IDE também fornece esse ambiente, facilitando assim todo o processo de desenvolvimento das descrições.

27 2.7.1 Perspectivas WSMT O WSMT foca em 3 grandes áreas de funcionalidades, que são as descrições de WSMO, criação de mapas de mediação e interação com ambientes de execução e sistemas externos. Cada uma dessas áreas conta com uma perspectiva, ou seja, um ambiente de desenvolvimento Perspectiva WSML Criação de Ontologias e descrição semântica de Web Services não é uma tarefa trivial para quem não possui uma prévio conhecimento de WSMO. Com a perspectiva WSML, algumas ferramentas são disponibilizadas para que usuários com diferentes níveis de conhecimento possam criar, manipular e interagir com descrições semânticas dentro do paradigma WSMO. Dentre essas ferramentas, é possível citar: WSML Validation WSMO4J 4 é um modelo de objeto para manipular descrições WSMO e possui a capacidade de analisar e serializar documentos WSML. WSMO4J também possui validadores para cada uma das variantes do WSML, os mesmos usados pelo editor dos documentos; WSML Text Editor com o editor WSML, a sintaxe WSML é realçada, completada, e erros ocorridos durante o desenvolvimento das descrições são reportados; WSML Form Text Editor interface intuitiva para criação das descrições semânticas. Possui campos de edição com os principais elementos de cada descrição; WSML Visualizer interface gráfica para manipulação das descrições semânticas; WSML Reasoner View interface que permite que sejam realizados testes nas descrições semânticas criadas; Discovery View interface que testa os goals criados. 4 WSMO4J é uma API e uma implementação referência para desenvolver Serviços Web Semânticos e Aplicações de Processos de Negócios Semânticos baseado sobre WSMO (WSMO4J,2008).

28 A figura 15 ilustra a perspectiva WSML. Figura 15: Perspectiva WSML Perspectiva Mapping A interoperabilidade entre sistemas só é possível quando a troca de dados entre os mesmos está correta, ou pelo menos, no mesmo formato. Para isso é necessário a utilização de ontologias para representar as mesmas informações. Mas nem sempre são utilizadas as mesmas ontologias. Para uma real interoperabilidade é necessário criar um mapeamento entre os tipos envolvidos no processo, para que os sistemas possam se comunicar. Com o WSMT, todos os mapeamentos são criados através da sintaxe AML(Abstract Mapping Language) que é um formalismo neutro, fundamentado sobre WSML com WSMX. Abaixo, a figura 16 demonstra essa perspectiva.

29 Figura 16: Perspectiva Mapping Perspectiva SEE Por fim, a última perspectiva do WSMT é a perspectiva SEE(Semantic Execution Environments), que como o próprio nome faz referência, trata dos ambientes de execução semântica, como o WSMX e IRSIII. Esses ambientes possibilitam a descoberta, composição, seleção, mediação e invocação de Serviços Web Semânticos. No projeto, o ambiente utilizado será o WSMX. Nessa perspectiva, é possível a visualização de Goals, Ontologias, Mediadores e Web Services que estão rodando sobre o ambiente de execução. A figura 17 mostra essa perspectiva.

30 Figura 17: Perspectiva SEE

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