Architecture of Computing Systems - ARCS 2011

Architecture of Computing Systems - ARCS 2011, 24th International Conference, Como, Italy, February 24-25, 2011. Proceeding

Viability of Sequence Labeling Encodings for Dependency Parsing

Programa Oficial de Doutoramento en Computación . 5009V01[Abstract] This thesis presents new methods for recasting dependency parsing as a sequence labeling task yielding a viable alternative to the traditional transition- and graph-based approaches. It is shown that sequence labeling parsers provide several advantages for dependency parsing, such as: (i) a good trade-off between accuracy and parsing speed, (ii) genericity which enables running a parser in generic sequence labeling software and (iii) pluggability which allows using full parse trees as features to downstream tasks. The backbone of dependency parsing as sequence labeling are the encodings which serve as linearization methods for mapping dependency trees into discrete labels, such that each token in a sentence is associated with a label. We introduce three encoding families comprising: (i) head selection, (ii) bracketing-based and (iii) transition-based encodings which are differentiated by the way they represent a dependency tree as a sequence of labels. We empirically examine the viability of the encodings and provide an analysis of their facets. Furthermore, we explore the feasibility of leveraging external complementary data in order to enhance parsing performance. Our sequence labeling parser is endowed with two kinds of representations. First, we exploit the complementary nature of dependency and constituency parsing paradigms and enrich the parser with representations from both syntactic abstractions. Secondly, we use human language processing data to guide our parser with representations from eye movements. Overall, the results show that recasting dependency parsing as sequence labeling is a viable approach that is fast and accurate and provides a practical alternative for integrating syntax in NLP tasks.[Resumen] Esta tesis presenta nuevos métodos para reformular el análisis sintáctico de dependencias como una tarea de etiquetado secuencial, lo que supone una alternativa viable a los enfoques tradicionales basados en transiciones y grafos. Se demuestra que los analizadores de etiquetado secuencial ofrecen varias ventajas para el análisis sintáctico de dependencias, como por ejemplo (i) un buen equilibrio entre la precisión y la velocidad de análisis, (ii) la genericidad que permite ejecutar un analizador en un software genérico de etiquetado secuencial y (iii) la conectividad que permite utilizar el árbol de análisis completo como características para las tareas posteriores. El pilar del análisis sintáctico de dependencias como etiquetado secuencial son las codificaciones que sirven como métodos de linealización para transformar los árboles de dependencias en etiquetas discretas, de forma que cada token de una frase se asocia con una etiqueta. Introducimos tres familias de codificación que comprenden: (i) selección de núcleos, (ii) codificaciones basadas en corchetes y (iii) codificaciones basadas en transiciones que se diferencian por la forma en que representan un árbol de dependencias como una secuencia de etiquetas. Examinamos empíricamente la viabilidad de las codificaciones y ofrecemos un análisis de sus facetas. Además, exploramos la viabilidad de aprovechar datos complementarios externos para mejorar el rendimiento del análisis sintáctico. Dotamos a nuestro analizador sintáctico de dos tipos de representaciones. En primer lugar, explotamos la naturaleza complementaria de los paradigmas de análisis sintáctico de dependencias y constituyentes, enriqueciendo el analizador sintáctico con representaciones de ambas abstracciones sintácticas. En segundo lugar, utilizamos datos de procesamiento del lenguaje humano para guiar nuestro analizador con representaciones de los movimientos oculares. En general, los resultados muestran que la reformulación del análisis sintáctico de dependencias como etiquetado de secuencias es un enfoque viable, rápido y preciso, y ofrece una alternativa práctica para integrar la sintaxis en las tareas de PLN.[Resumo] Esta tese presenta novos métodos para reformular a análise sintáctica de dependencias como unha tarefa de etiquetaxe secuencial, o que supón unha alternativa viable aos enfoques tradicionais baseados en transicións e grafos. Demóstrase que os analizadores de etiquetaxe secuencial ofrecen varias vantaxes para a análise sintáctica de dependencias, por exemplo (i) un bo equilibrio entre a precisión e a velocidade de análise, (ii) a xenericidade que permite executar un analizador nun software xenérico de etiquetaxe secuencial e (iii) a conectividade que permite empregar a árbore de análise completa como características para as tarefas posteriores. O piar da análise sintáctica de dependencias como etiquetaxe secuencial son as codificacións que serven como métodos de linealización para transformar as árbores de dependencias en etiquetas discretas, de forma que cada token dunha frase se asocia cunha etiqueta. Introducimos tres familias de codificación que comprenden: (i) selección de núcleos, (ii) codificacións baseadas en corchetes e (iii) codificacións baseadas en transicións que se diferencian pola forma en que representan unha árbore de dependencia como unha secuencia de etiquetas. Examinamos empíricamente a viabilidade das codificacións e ofrecemos unha análise das súas facetas. Ademais, exploramos a viabilidade de aproveitar datos complementarios externos para mellorar o rendemento da análise sintáctica. O noso analizador sintáctico de etiquetaxe secuencial está dotado de dous tipos de representacións. En primeiro lugar, explotamos a natureza complementaria dos paradigmas de análise sintáctica de dependencias e constituíntes e enriquecemos o analizador sintáctico con representacións de ambas abstraccións sintácticas. En segundo lugar, empregamos datos de procesamento da linguaxe humana para guiar o noso analizador con representacións dos movementos oculares. En xeral, os resultados mostran que a reformulación da análise sintáctico de dependencias como etiquetaxe de secuencias é un enfoque viable, rápido e preciso, e ofrece unha alternativa práctica para integrar a sintaxe nas tarefas de PLN.This work has been carried out thanks to the funding from the European Research Council (ERC), under the European Union’s Horizon 2020 research and innovation programme (FASTPARSE, grant agreement No 714150)

Random Neural Networks and Optimisation

In this thesis we introduce new models and learning algorithms for the Random Neural Network (RNN), and we develop RNN-based and other approaches for the solution of emergency management optimisation problems. With respect to RNN developments, two novel supervised learning algorithms are proposed. The first, is a gradient descent algorithm for an RNN extension model that we have introduced, the RNN with synchronised interactions (RNNSI), which was inspired from the synchronised firing activity observed in brain neural circuits. The second algorithm is based on modelling the signal-flow equations in RNN as a nonnegative least squares (NNLS) problem. NNLS is solved using a limited-memory quasi-Newton algorithm specifically designed for the RNN case. Regarding the investigation of emergency management optimisation problems, we examine combinatorial assignment problems that require fast, distributed and close to optimal solution, under information uncertainty. We consider three different problems with the above characteristics associated with the assignment of emergency units to incidents with injured civilians (AEUI), the assignment of assets to tasks under execution uncertainty (ATAU), and the deployment of a robotic network to establish communication with trapped civilians (DRNCTC). AEUI is solved by training an RNN tool with instances of the optimisation problem and then using the trained RNN for decision making; training is achieved using the developed learning algorithms. For the solution of ATAU problem, we introduce two different approaches. The first is based on mapping parameters of the optimisation problem to RNN parameters, and the second on solving a sequence of minimum cost flow problems on appropriately constructed networks with estimated arc costs. For the exact solution of DRNCTC problem, we develop a mixed-integer linear programming formulation, which is based on network flows. Finally, we design and implement distributed heuristic algorithms for the deployment of robots when the civilian locations are known or uncertain

Efficient global illumination calculation for inverse lighting problems

La luz es un elemento clave en la manera en que percibimos y experimentamos nuestro entorno. Como tal, es un objeto mas a modelar en el proceso de diseño, de forma similar a como ocurre con las formas y los materiales. Las intenciones de iluminacion (LI) son los objetivos y restricciones que el diseñador pretende alcanzar en el proceso del diseño de iluminaci´on: ¿qué superficies se deben iluminar con luz natural y cuales con luz artificial?, ¿qué zonas deben estar en sombra?, ¿cuales son las intensidades maximas y mínimas permitidas? Satisfacer las LI consiste en encontrar la ubicacion, forma e intensidad adecuada de las fuentes luminosas. Este tipo de problemas se define como un problema inverso de iluminacion (ILP) que se resuelve con tecnicas de optimizacion. En el contexto anterior, el objetivo de esta tesis consiste en proponer metodos eficientes para resolver ILP. Este objetivo es motivado por la brecha percibida entre los problemas habituales de diseño de iluminacion y las herramientas computacionales existentes para su resolucion. Las herramientas desarrolladas por la industria se especializan en evaluar configuraciones de iluminacion previamente diseñadas, y las desarrolladas por la academia resuelven problemas relativamente sencillos a costos elevados. Las propuestas cubren distintos aspectos del proceso de optimizacion, que van desde la formulacion del problema a su resolucion. Estan desarrolladas para el caso en que las superficies poseen reflexion e iluminacion difusas y se basan en el calculo de una aproximacion de rango bajo de la matriz de radiosidad. Algunos resultados obtenidos son: el calculo acelerado de la radiosidad de la escena en una unidad de procesamiento gr´afico (GPU); el uso de la heuristica \201Cvariable neighborhood search\201D (VNS) para la resolucion de ILP; el planteo de una estructura multinivel para tratar ILP de forma escalonada; y el uso de tecnicas para optimizar la configuracion de filtros de luz. Otros resultados obtenidos se basan en la formulacion de las LI en funcion de la media y desviacion estandar de las radiosidades halladas. Se propone un metodo para generar LI que contengan esos parametros estadisticos, y otro metodo para acelerar su evaluacion. Con estos resultados se logran tiempos de respuesta interactivos. Por último, las tecnicas anteriores adolecen de una etapa de pre-cómputo relativamente costosa, por tanto se propone acelerar el calculo de la inversa de la matriz de radiosidad a partir de una muestra de factores de forma. Los métodos aquí presentados fueron publicados en seis articulos, tres de ellos en congresos internacionales y tres en revistas arbitradas.Light is a key element that influences the way we perceive and experience our environment. As such, light is an object to be modeled in the design process, as happens with the forms and materials. The lighting intentions (LI) are the objectives and constraints that designers want to achieve in the process of lighting design: which surfaces should be illuminated with natural and which with artificial light?, which surfaces should be in shadow?, which are the maximum and minimum intensities allowed? The fulfillment of the LI consists in finding the location, shape and intensity appropriate for the light sources. This problem is defined as an inverse lighting problem (ILP), solved by optimization techniques. In the above context, the aim of this thesis is the proposal of efficient methods to solve ILP. This objective is motivated by the perceived gap between the usual problems of lighting design, and the computational tools developed for its resolution. The tools developed by the industry specialize in evaluating previously designed lighting configurations, and those developed by the academia solve relatively simple problems at a high computational cost. The proposals cover several aspects of the optimization process, ranging from the formulation of the problem to its resolution. They are developed for the case in which the surfaces have Lambertian reflection and illumination, and are based on the calculation of a low rank approximation to the radiosity matrix. Some results are: rapid calculation of radiosity of the scene in a graphics processing unit (GPU), the use of heuristics “variable neighborhood search” (VNS) for solving ILP, the proposition of a multilevel structure to solve ILP in a stepwise approach, and the use of these techniques to optimize the configuration of light filters. Other results are based on the formulation of LI that use the mean and standard deviation of the radiosity values found. A method is proposed for generating LI containing these parameters, and another method is developed to speed up their evaluations. With these results we achieve interactive response times. Finally, the above techniques suffer from a costly pre-computing stage and therefore, a method is proposed to accelerate the calculation of the radiosity inverse matrix based on a sample of the form factors. The methods presented here were published in six articles, three of them at international conferences and three in peer reviewed journals

Parsing and Evaluation. Improving Dependency Grammars Accuracy. Anàlisi Sintàctica Automàtica i Avaluació. Millora de qualitat per a Gramàtiques de Dependències

Because parsers are still limited in analysing specific ambiguous constructions, the research presented in this thesis mainly aims to contribute to the improvement of parsing performance when it has knowledge integrated in order to deal with ambiguous linguistic phenomena. More precisely, this thesis intends to provide empirical solutions to the disambiguation of prepositional phrase attachment and argument recognition in order to assist parsers in generating a more accurate syntactic analysis. The disambiguation of these two highly ambiguous linguistic phenomena by the integration of knowledge about the language necessarily relies on linguistic and statistical strategies for knowledge acquisition. The starting point of this research proposal is the development of a rule-based grammar for Spanish and for Catalan following the theoretical basis of Dependency Grammar (Tesnière, 1959; Mel’čuk, 1988) in order to carry out two experiments about the integration of automatically- acquired knowledge. In order to build two robust grammars that understand a sentence, the FreeLing pipeline (Padró et al., 2010) has been used as a framework. On the other hand, an eclectic repertoire of criteria about the nature of syntactic heads is proposed by reviewing the postulates of Generative Grammar (Chomsky, 1981; Bonet and Solà, 1986; Haegeman, 1991) and Dependency Grammar (Tesnière, 1959; Mel’čuk, 1988). Furthermore, a set of dependency relations is provided and mapped to Universal Dependencies (Mcdonald et al., 2013). Furthermore, an empirical evaluation method has been designed in order to carry out both a quantitative and a qualitative analysis. In particular, the dependency parsed trees generated by the grammars are compared to real linguistic data. The quantitative evaluation is based on the Spanish Tibidabo Treebank (Marimon et al., 2014), which is large enough to carry out a real analysis of the grammars performance and which has been annotated with the same formalism as the grammars, syntactic dependencies. Since the criteria between both resources are differ- ent, a process of harmonization has been applied developing a set of rules that automatically adapt the criteria of the corpus to the grammar criteria. With regard to qualitative evaluation, there are no available resources to evaluate Spanish and Catalan dependency grammars quali- tatively. For this reason, a test suite of syntactic phenomena about structure and word order has been built. In order to create a representative repertoire of the languages observed, descriptive grammars (Bosque and Demonte, 1999; Solà et al., 2002) and the SenSem Corpus (Vázquez and Fernández-Montraveta, 2015) have been used for capturing relevant structures and word order patterns, respectively. Thanks to these two tools, two experiments have been carried out in order to prove that knowl- edge integration improves the parsing accuracy. On the one hand, the automatic learning of lan- guage models has been explored by means of statistical methods in order to disambiguate PP- attachment. More precisely, a model has been learned with a supervised classifier using Weka (Witten and Frank, 2005). Furthermore, an unsupervised model based on word embeddings has been applied (Mikolov et al., 2013a,b). The results of the experiment show that the supervised method is limited in predicting solutions for unseen data, which is resolved by the unsupervised method since provides a solution for any case. However, the unsupervised method is limited if it Parsing and Evaluation Improving Dependency Grammars Accuracy only learns from lexical data. For this reason, training data needs to be enriched with the lexical value of the preposition, as well as semantic and syntactic features. In addition, the number of patterns used to learn language models has to be extended in order to have an impact on the grammars. On the other hand, another experiment is carried out in order to improve the argument recog- nition in the grammars by the acquisition of linguistic knowledge. In this experiment, knowledge is acquired automatically from the extraction of verb subcategorization frames from the SenSem Corpus (Vázquez and Fernández-Montraveta, 2015) which contains the verb predicate and its arguments annotated syntactically. As a result of the information extracted, subcategorization frames have been classified into subcategorization classes regarding the patterns observed in the corpus. The results of the subcategorization classes integration in the grammars prove that this information increases the accuracy of the argument recognition in the grammars. The results of the research of this thesis show that grammars’ rules on their own are not ex- pressive enough to resolve complex ambiguities. However, the integration of knowledge about these ambiguities in the grammars may be decisive in the disambiguation. On the one hand, sta- tistical knowledge about PP-attachment can improve the grammars accuracy, but syntactic and semantic information, and new patterns of PP-attachment need to be included in the language models in order to contribute to disambiguate this phenomenon. On the other hand, linguistic knowledge about verb subcategorization acquired from annotated linguistic resources show a positive influence positively on grammars’ accuracy.Aquesta tesi vol tractar les limitacions amb què es troben els analitzadors sintàctics automàtics actualment. Tot i els progressos que s’han fet en l’àrea del Processament del Llenguatge Nat- ural en els darrers anys, les tecnologies del llenguatge i, en particular, els analitzadors sintàc- tics automàtics no han pogut traspassar el llindar de certes ambiguïtats estructurals com ara l’agrupació del sintagma preposicional i el reconeixement d’arguments. És per aquest motiu que la recerca duta a terme en aquesta tesi té com a objectiu aportar millores signiflcatives de quali- tat a l’anàlisi sintàctica automàtica per mitjà de la integració de coneixement lingüístic i estadístic per desambiguar construccions sintàctiques ambigües. El punt de partida de la recerca ha estat el desenvolupament de d’una gramàtica en espanyol i una altra en català basades en regles que segueixen els postulats de la Gramàtica de Dependèn- dencies (Tesnière, 1959; Mel’čuk, 1988) per tal de dur a terme els experiments sobre l’adquisició de coneixement automàtic. Per tal de crear dues gramàtiques robustes que analitzin i entenguin l’oració en profunditat, ens hem basat en l’arquitectura de FreeLing (Padró et al., 2010), una lli- breria de Processament de Llenguatge Natural que proveeix una anàlisi lingüística automàtica de l’oració. Per una altra banda, s’ha elaborat una proposta eclèctica de criteris lingüístics per determinar la formació dels sintagmes i les clàusules a la gramàtica per mitjà de la revisió de les propostes teòriques de la Gramàtica Generativa (Chomsky, 1981; Bonet and Solà, 1986; Haege- man, 1991) i de la Gramàtica de Dependències (Tesnière, 1959; Mel’čuk, 1988). Aquesta proposta s’acompanya d’un llistat de les etiquetes de relació de dependència que fan servir les regles de les gramàtques. A més a més de l’elaboració d’aquest llistat, s’han establert les correspondències amb l’estàndard d’anotació de les Dependències Universals (Mcdonald et al., 2013). Alhora, s’ha dissenyat un sistema d’avaluació empíric que té en compte l’anàlisi quantitativa i qualitativa per tal de fer una valoració completa dels resultats dels experiments. Precisament, es tracta una tasca empírica pel fet que es comparen les anàlisis generades per les gramàtiques amb dades reals de la llengua. Per tal de dur a terme l’avaluació des d’una perspectiva quan- titativa, s’ha fet servir el corpus Tibidabo en espanyol (Marimon et al., 2014) disponible només en espanyol que és prou extens per construir una anàlisi real de les gramàtiques i que ha estat anotat amb el mateix formalisme que les gramàtiques. En concret, per tal com els criteris de les gramàtiques i del corpus no són coincidents, s’ha dut a terme un procés d’harmonització de cri- teris per mitjà d’unes regles creades manualment que adapten automàticament l’estructura i la relació de dependència del corpus al criteri de les gramàtiques. Pel que fa a l’avaluació qualitativa, pel fet que no hi ha recursos disponibles en espanyol i català, hem dissenyat un reprertori de test de fenòmens sintàctics estructurals i relacionats amb l’ordre de l’oració. Amb l’objectiu de crear un repertori representatiu de les llengües estudiades, s’han fet servir gramàtiques descriptives per fornir el repertori d’estructures sintàctiques (Bosque and Demonte, 1999; Solà et al., 2002) i el Corpus SenSem (Vázquez and Fernández-Montraveta, 2015) per capturar automàticament l’ordre oracional. Gràcies a aquestes dues eines, s’han pogut dur a terme dos experiments per provar que la integració de coneixement en l’anàlisi sintàctica automàtica en millora la qualitat. D’una banda, Parsing and Evaluation Improving Dependency Grammars Accuracy s’ha explorat l’aprenentatge de models de llenguatge per mitjà de models estadístics per tal de proposar solucions a l’agrupació del sintagma preposicional. Més concretament, s’ha desen- volupat un model de llenguatge per mitjà d’un classiflcador d’aprenentatge supervisat de Weka (Witten and Frank, 2005). A més a més, s’ha après un model de llenguatge per mitjà d’un mètode no supervisat basat en l’aproximació distribucional anomenat word embeddings (Mikolov et al., 2013a,b). Els resultats de l’experiment posen de manifest que el mètode supervisat té greus lim- itacions per fer donar una resposta en dades que no ha vist prèviament, cosa que és superada pel mètode no supervisat pel fet que és capaç de classiflcar qualsevol cas. De tota manera, el mètode no supervisat que s’ha estudiat és limitat si aprèn a partir de dades lèxiques. Per aquesta raó, és necessari que les dades utilitzades per entrenar el model continguin el valor de la preposi- ció, trets sintàctics i semàntics. A més a més, cal ampliar el número de patrons apresos per tal d’ampliar la cobertura dels models i tenir un impacte en els resultats de les gramàtiques. D’una altra banda, s’ha proposat una manera de millorar el reconeixement d’arguments a les gramàtiques per mitjà de l’adquisició de coneixement lingüístic. En aquest experiment, s’ha op- tat per extreure automàticament el coneixement en forma de classes de subcategorització verbal d’el Corpus SenSem (Vázquez and Fernández-Montraveta, 2015), que conté anotats sintàctica- ment el predicat verbal i els seus arguments. A partir de la informació extreta, s’ha classiflcat les diverses diàtesis verbals en classes de subcategorització verbal en funció dels patrons observats en el corpus. Els resultats de la integració de les classes de subcategorització a les gramàtiques mostren que aquesta informació determina positivament el reconeixement dels arguments. Els resultats de la recerca duta a terme en aquesta tesi doctoral posen de manifest que les regles de les gramàtiques no són prou expressives per elles mateixes per resoldre ambigüitats complexes del llenguatge. No obstant això, la integració de coneixement sobre aquestes am- bigüitats pot ser decisiu a l’hora de proposar una solució. D’una banda, el coneixement estadístic sobre l’agrupació del sintagma preposicional pot millorar la qualitat de les gramàtiques, però per aflrmar-ho cal incloure informació sintàctica i semàntica en els models d’aprenentatge automàtic i capturar més patrons per contribuir en la desambiguació de fenòmens complexos. D’una al- tra banda, el coneixement lingüístic sobre subcategorització verbal adquirit de recursos lingüís- tics anotats influeix decisivament en la qualitat de les gramàtiques per a l’anàlisi sintàctica au- tomàtica

Web Engineering for Workflow-based Applications: Models, Systems and Methodologies

This dissertation presents novel solutions for the construction of Workflow-based Web applications: The Web Engineering DSL Framework, a stakeholder-oriented Web Engineering methodology based on Domain-Specific Languages; the Workflow DSL for the efficient engineering of Web-based Workflows with strong stakeholder involvement; the Dialog DSL for the usability-oriented development of advanced Web-based dialogs; the Web Engineering Reuse Sphere enabling holistic, stakeholder-oriented reuse

Contribution au domaine de la conception d’objets communicants embarqués basse consommation et autonomes en énergie

This report proposes a synthesis of my research and teaching activities. Since 2008, as associate professor at the University of Nice Sophia Antipolis, I did my research into the MCSOC team from the LEAT laboratory. For nearly 15 years, my activity is focused on the design of embedded communicating objects, with a strong emphasis for high level approach allowing, early in the design flow, to model and optimize the performance as well as the consumed energy. Those system-level approaches are more and more relevant over the last few years and become a must-have solution for designing efficient embedded systems. My activity on energy harvesting for autonomous systems brings an original contribution to this domain and has a national and international impact. This document is organized in two parts: the first part is a synthesis of my research and teaching activity, while the second one presents in details my research work, putting in evidence my contributions and innovative aspects. The manuscript ends with a scientific overview as well as some perspectives.Ce manuscrit présente une synthèse de mes travaux de recherche. Depuis septembre 2008, date de ma nomination en tant que Maître de Conférences à l’Université de Nice Sophia Antipolis, j’ai effectué mes travaux de recherche au sein de la thématique MCSOC (Modélisation, Conception Système d’Objets Communicants) du laboratoire LEAT (Université de Nice Sophia Antipolis, UMR CNRS 7248). Depuis maintenant près de 15 ans, mes travaux de recherche s’intéressent au domaine de la conception d’objets communicants embarqués avec une évolution forte vers des approches de haut niveau d’abstraction permettant tôt dans le flot de conception, de modéliser et d’optimiser les performances et la consommation d’énergie. Ces approches de niveau système n’ont cessé de prendre de l’ampleur ces dernières années et s’installent aujourd’hui comme une solution incontournable du domaine de la conception de systèmes embarqués. Mes travaux plus spécifiques sur l’autonomie énergétique de ces systèmes apportent une contribution originale au domaine et ont un rayonnement national et international. Ce document est organisé en deux parties : la première partie propose une synthèse des travaux de recherche et d’enseignement ; la seconde présente de manière détaillée mes travaux de recherche en mettant en avant toutes ses contributions et originalités. Le manuscrit s’achève par un bilan scientifique ainsi que quelques perspectives de recherche

Intelligent business processes composition based on mas, semantic and cloud integration (IPCASCI)

[EN]Component reuse is one of the techniques that most clearly contributes to the evolution of the software industry by providing efficient mechanisms to create quality software. Reuse increases both software reliability, due to the fact that it uses previously tested software components, and development productivity, and leads to a clear reduction in cost. Web services have become are an standard for application development on cloud computing environments and are essential in business process development. These services facilitate a software construction that is relatively fast and efficient, two aspects which can be improved by defining suitable models of reuse. This research work is intended to define a model which contains the construction requirements of new services from service composition. To this end, the composition is based on tested Web services and artificial intelligent tools at our disposal. It is believed that a multi-agent architecture based on virtual organizations is a suitable tool to facilitate the construction of cloud computing environments for business processes from other existing environments, and with help from ontological models as well as tools providing the standard BPEL (Business Process Execution Language). In the context of this proposal, we must generate a new business process from the available services in the platform, starting with the requirement specifications that the process should meet. These specifications will be composed of a semi-free description of requirements to describe the new service. The virtual organizations based on a multi-agent system will manage the tasks requiring intelligent behaviour. This system will analyse the input (textual description of the proposal) in order to deconstruct it into computable functionalities, which will be subsequently treated. Web services (or business processes) stored to be reused have been created from the perspective of SOA architectures and associated with an ontological component, which allows the multi-agent system (based on virtual organizations) to identify the services to complete the reuse process. The proposed model develops a service composition by applying a standard BPEL once the services that will compose the solution business process have been identified. This standard allows us to compose Web services in an easy way and provides the advantage of a direct mapping from Business Process Management Notation diagrams