服务互联网体系结构与聚合协同方法

本书是一部系统论述服务互联网系统模型、体系结构、行为演化规律的学术性专著。全书共分为三篇：第一篇服务互联网组成与结构（第1章～第2章），介绍了服务互联网基本概念与组成，以及多层次自适应服务互联网体系结构; 第二篇服务互联网生态系统模型与系统特性分析（第3章～第4章），介绍了服务互联网生态系统特性，服务种群/群落演化模型，以及基于生态系统理论的服务互联网系统特性分析; 第三篇服务互联网聚合协同方法（第5章～第8章），介绍了服务表示、服务发现组合、服务预测、服务推荐等典型的服务聚合协同方法。

本书适合作为广大高校计算机专业、软件专业、自动化专业研究生自学参考用书。

范玉顺，男，清华大学自动化系教授，主要研究方向：网络化制造，企业建模方法与优化分析技术，企业经营过程重组与工作流管理，系统集成与集成平台技术，面向对象与柔性软件系统技术，Petri网建模与分析技术，车间管理与控制技术。担任国家自动化学会制造技术专委会第四届委员会副主任委员，中国工业自动化与系统集成 标准化委员会副主任，中国机械工程学会第六届机械工业自动化分会副主任。

随着服务计算技术及模式的不断发展，面向服务思想已成为计算机科学与技术的主流思想之一。现实中的各类物理资源及人工服务通过虚拟化方式被接入互联网。万物皆服务的思想使得互联网不再是一个只提供通信和连接服务的网络技术平台，而演化成为连接服务计算与商务服务的桥梁，深刻改变着计算和商务模式。

服务互联网可以看作互联网发展的高级阶段。它是一种基于互联网的、由海量异质服务组成的、动态演化的复杂类生态系统。每个服务由服务提供商提供以满足特定的功能需求； 服务根据服务消费者的需求，通过第三方服务组合开发者进行个性化定制或者动态组合形成服务组合从而创造价值增值。海量的服务在长期的竞争协作过程中形成复杂的关联关系，具备动态演化、持续增长、自组织等生态系统特性。

服务互联网的出现与快速发展，引起了服务计算、软件工程、现代服务业等相关技术和领域的新变革，也对相关理论和技术提出了一系列挑战，主要涉及服务互联网的形态、结构及特性等方面。由于网络环境中的服务特性千差万别，而且交互过程复杂，传统方法和理论很难对这些服务聚合所形成的复杂服务网络的规律、特性及行为进行预测和分析，必须利用新的方法和理论，对服务互联网的规律、机理进行分析，建立服务互联网结构与行为模型，对网络环境下异种、异构服务资源的聚合及演化过程进行分析、管理和控制。近年来，人们一直对服务互联网体系结构及特性分析中所存在的科学问题与基础性理论方法进行研究，期望能够为服务互联网的发展提供理论指导与技术支撑。

本书基于人们对服务互联网多年研究的成果，对服务互联网的概念、结构与模型，以及服务互联网的聚合协同机制进行详细的介绍。主要分为服务互联网结构与模型、服务互联网特性分析方法、服务互联网聚合协同机制三个方面。希望能够形成系统化的理论基础，对服务互联网形成与演化过程进行科学化分析。本书内容对于服务互联网的建立与优化具有重要理论价值，对于现代服务业相关领域的推广应用也具有重要指导意义。

范玉顺

2022年7月

第1章 服务互联网生态系统概念与模型

1.1研究背景与现状

1.1.1研究背景与意义

1.1.2国内外研究现状

1.2服务互联网生态模型

1.2.1生态系统模型框架

1.2.2服务互联网生态系统对象行为分析

1.2.3服务互联网生态系统模型定义

1.3服务互联网多层异质网络模型

1.4服务互联网竞争协作模型

1.4.1服务竞争网络

1.4.2服务协作网络

参考文献

第2章 服务互联网生态系统组成与结构

2.1研究背景与意义

2.2国内外研究现状

2.3服务互联网组成结构

2.4服务互联网多层次结构模型

2.5服务互联网系统特性分析

2.5.1服务互联网系统内特性

2.5.2服务互联网系统外特性

参考文献

第3章 服务互联网演化分析

3.1研究背景与意义

3.2国内外研究现状

3.2.1服务演化

3.2.2服务系统演化

3.2.3生物生态系统健康度评价

3.2.4商业生态系统健康度评价

3.3服务互联网演化特征与条件

3.3.1服务互联网演化基础前提

3.3.2服务互联网演化发生诱因

3.3.3服务互联网内在演化动力

3.3.4服务互联网演化外在体现

3.4服务互联网生态系统演化机制

3.4.1服务互联网形成和诱发机制

3.4.2服务互联网发展与增长机制

3.4.3服务互联网成熟与锁定机制

3.4.4服务互联网重构与革新机制

3.4.5服务互联网的生态平衡特性

3.5服务互联网种群演化分析

3.5.1服务种群生态关系分析

3.5.2服务种群竞争演化模型构建

3.5.3服务种群合作演化模型构建

3.5.4服务种群竞合演化模型构建

3.6服务互联网群落演替分析

3.7服务互联网整体演化分析

3.7.1服务互联网演化动力分析

3.7.2服务互联网的涨落与序参量

3.7.3服务互联网整体演化模型构建

3.7.4服务互联网生命周期分析

3.8服务互联网演化特性指标体系

3.8.1稳定性

3.8.2创造性

3.8.3演化指标体系汇总

参考文献

第4章 基于ProgrammableWeb的服务网络演化特性分析与预测

4.1基于ProgrammableWeb的服务网络演化特性分析

4.1.1ProgrammableWeb生态系统

4.1.2ProgrammableWeb演化特性分析

4.1.3演化特性讨论

4.2服务互联网演化预测

4.2.1问题背景

4.2.2问题描述

4.2.3网络序列模型与问题形式化定义

4.2.4基于链路预测的服务协作网络演化预测

4.2.5服务协作网络演化特征提取

4.2.6服务协作网络演化特征验证

4.2.7实证分析

参考文献

第5章 服务的推荐与发现

5.1研究背景

5.2国内外研究现状

5.2.1基于文本的服务推荐与发现

5.2.2基于迁移信息的服务推荐与发现

5.2.3基于信息获取的服务推荐与发现

5.2.4基于服务关联的服务推荐与发现

5.2.5基于QoS的服务推荐与发现

5.2.6基于网络分析的服务推荐与发现

5.3服务组合推荐模型

5.3.1用户需求描述

5.3.2服务描述

5.4服务推荐模型

参考文献

第6章 服务互联网表示学习方法

6.1研究背景与现状

6.1.1背景与意义

6.1.2国内外研究现状

6.2服务功能主题模型

6.2.1模型概述

6.2.2基本定义

6.2.3模型介绍

6.2.4实验分析

6.3服务共现主题模型

6.3.1模型概述

6.3.2模型介绍

6.3.3实验分析

参考文献

第7章 跨领域海量服务使用频次趋势预测方法

7.1研究背景与现状

7.1.1背景与意义

7.1.2国内外研究现状

7.1.3符号定义与问题重述

7.2基于多步分段自回归循环神经网络的服务使用频次预测方法

7.2.1研究动机与问题定义

7.2.2模型介绍

7.2.3参数学习

7.2.4模型验证

7.3基于演化图神经网络的服务使用频次预测方法

7.3.1研究动机与问题定义

7.3.2模型介绍

7.3.3参数学习

7.3.4模型验证

7.4基于时空互惠框架的服务使用频次预测方法

7.4.1研究动机与问题定义

7.4.2模型介绍

7.4.3参数学习

7.4.4模型验证

参考文献

第8章 基于区块链的服务生态原型系统设计及实践

8.1研究背景与现状

8.1.1背景与意义

8.1.2国内外研究现状

8.2区块链简介

8.2.1区块链特点

8.2.2区块链分类

8.2.3区块链关键技术简介

8.3去中心化服务生态系统原型设计

8.3.1框架概述

8.3.2典型业务行为场景

8.3.3区块链网络

8.3.4安全需求与权限控制

8.3.5智能合约设计

8.3.6基于云主机的生产环境介绍

8.4原型系统实践

8.4.1服务互联网数据集

8.4.2生产环境搭建

8.4.3原型系统界面展示

8.4.4性能分析

参考文献