Web services composition in uncertain environments
Composition des services web dans des environnements incertains
Résumé
In this thesis we focus on the data web services composition problem and study the impact of the uncertainty that may be associated with the output of a service on the service selection and composition processes. This work is motivated by the increasing number of application domains where data web services may return uncertain data, including the e-commerce, scientific data exploration, open web data, etc. We call such services that return uncertain data as uncertain services.
In this dissertation, we propose new models and techniques for the selection and the composition of uncertain data web services. Our techniques are based on well established fuzzy and probabilistic database theories and can handle the uncertainty efficiently. First, we proposed a composition model that takes into account the user preferences. In our model, user preferences are modelled as fuzzy constraints, and services are described with fuzzy constraints to better characterize their accessed data. The composition model features also a composition algebra that allows us to rank the returned results based on their relevance to user's preferences. Second, we proposed a probabilistic approach to model the uncertainty of the data returned by uncertain data services. Specifically, we extended the web service description standards (e.g., WSDL) to represent the outputs' probabilities. We also extended the service invocation process to take into account the uncertainty of input data. This extension is based on the possible worlds theory used in the probabilistic databases. We proposed also a set of probability-aware composition operators that are necessary to orchestrate uncertain data services. Since a composition may accept multiple orchestration plans and not all of them compute the correct probabilities of outputs, we defined a set of conditions to check if a plan is safe (i.e., computes the probabilities correctly) or not. We implemented our different techniques and applied them to the real-estate and e-commerce domains. We provide a performance study of our different composition techniques.
Cette thèse porte sur la composition des services de données et l'étude de l'impact de l'incertitude qui peut être associée à leurs données accessibles sur le processus de composition et de sélection de service. En effet, dans un contexte tel que l'Internet, il est de plus en plus reconnu que les données et les services d'accès aux données sont sujettes à des valeurs d'incertitude tout en exigeant des techniques de gestion plus sophistiquées. Dans cette thèse, nous enrichissons la description sémantique des services Web afin de refléter l'incertitude, et nous proposons de nouveaux mécanismes et modèles pour la sélection et la composition des services. Nos mécanismes sont basés sur les ensembles flous et les théories probabilistes. Tout d'abord, nous étendons notre modélisation précédente basée sur les vues RDF afin d'inclure les contraintes floues qui caractérisent les données accédées par les services. Nous proposons une algèbre de composition qui permet de classer les résultats retournés en fonction de leur pertinence par rapport aux préférences de l'utilisateur. Notre algèbre proposée repose sur les fondations de bases de données floues. En outre, nous optons pour l'approche probabiliste pour modéliser l'incertitude des données renvoyées par les services incertains. Nous étendons la description du service Web standard pour représenter les probabilités de sortie. L'invocation des services est également étendue pour tenir compte de l'incertitude. Cette extension est basée sur la théorie des mondes possibles utilisée dans les bases de données probabiliste. Nous définissons un ensemble d'opérateurs de composition qui sont nécessaires pour orchestrer les services de données. Pour chaque composition, plusieurs plans d'orchestration peuvent être possibles mais qui sont pas tous corrects, donc, nous définissons un ensemble de conditions pour vérifier si le plan est correct (Safe) ou pas.
Nous fournissons une implémentation de nos différentes techniques et les appliquer aux domaines de l'immobilier et du commerce électronique. Nous implémentons ces services et nous fournissons également une étude de la performance de notre prototype de composition.