L'objectif de cette étude est de proposer une approche générale d'évaluation de la validité d'une Modélisation et Simulation (M&S) utilisée dans le cadre du développement des systèmes embarqués. Cette approche s'inscrit dans une démarche visant à améliorer la confiance en l'utilisation d'une simulation dont les résultats sont souvent remis en cause sans justification cohérente. Le cadre d'application de l'étude est l'ensemble des produits de simulation d'Airbus. Au regard d'un objectif de validation d'un système, une simulation doit être la plus proche possible du système qu'elle représente. Dans le cycle de développement d'un avion, les simulations doivent être disponibles avant les systèmes eux-mêmes. Si le niveau de validité est trop faible les résultats nécessaires à l'expérience ne peuvent être atteints. Si le niveau de validité est trop élevé, du temps de travail de modélisation et de calcul est inutilement dépensé. Nous avons assimilé le problème de niveau de validité à une hiérarchie d'abstraction de modèles. Nous proposons un modèle de description des propriétés d'abstractions qui permet de parler strictement des mêmes choses lorsque le terme de "validité" est évoqué et d'évaluer la compatibilité entre un niveau de validité attendu par l'expérience et un niveau de validité fourni par le produit de simulation. Puis, nous avons établi des règles formelles de mise en correspondance d'un objectif d'utilisation et du domaine d'usage d'un modèle. Le problème de la mise en correspondance est fondé sur le principe qu'un objectif d'utilisation et un domaine d'usage d'une simulation sont deux composants, au sens formel du terme. Nous avons adapté les techniques de l'ingénierie basée composants, pour enrichir, par des techniques itératives, nos deux composants. Enfin nous avons proposé une méthodologie permettant d'intégrer nos concepts formels au processus d'Ingénierie Systèmes. Nous illustrons cette démarche sur un système de communication avionique.

Dans des réseaux opportunistes --- dont la topologie est dynamique --- de dispositifs intelligents, nous traitons le problème de la recherche et de la composition dynamique de fonctionnalités à l'aide d'une description logique des dispositifs. Nous définissons un langage logique du premier ordre dans lequel les dispositifs, leurs fonctionnalités et leur propriétés sont exprimés, en utilisant une taxonomie de classes pour contraindre le type des ressources. Nous définissons conjointement un langage de requêtes basé sur celui de la description nous permettant d'utiliser des raisonneurs du type Prolog pour répondre aux requêtes. Ces réponses sont des instanciations des variables d'intérêt présentes dans la requête et représentent des constructions de fonctionnalités composées. Dans un second temps, pour faire face aux spécificités d'un réseau dynamique, nous utilisons la plateforme SomeWhere --- qui permet de faire du raisonnement en logique propositionnel lorsque la base de connaissances est totalement distribuée --- comme un service de lookup récupérant un sous-ensembles des ressources dont les descriptions sont nécessaires à l'obtention de toutes les réponses à la requête donnée via le raisonneur. Dans cette optique, nous utilisons un encodage des descriptions et de la requête écrites en logique du premier ordre vers la logique propositionnelle qui conserve les bonnes propriétés de la description.

La gestion performante de la mobilité et l'amélioration des performances des couches basses sont deux enjeux fondamentaux dans le contexte des réseaux sans fil. Cette thèse apporte des solutions originales et innovantes qui visent à répondre à ces deux problématiques empêchant à ce jour d'offrir des possibilités de communication performantes et sans couture aux usagers mobiles accédant à l'Internet via des réseaux d'accès locaux sans fil (WLAN). Ces solutions se distinguent en particulier par l'impact minimum qu'elles ont sur les protocoles standards de l'Internet (niveaux transport et réseau) ou de l'IEEE (niveaux physique et liaison de données). S'inscrivant dans les paradigmes de "bout en bout" et "cross-layer", notre architecture permet d'offrir des solutions efficaces pour la gestion de la mobilité : gestion de la localisation et des handover en particulier. En outre, nous montrons que notre approche permet également d'améliorer l'efficacité des transmissions ainsi que de résoudre efficacement plusieurs syndromes identifiés au sein de 802.11 tels que les anomalies de performance, l'iniquité entre les flux et l'absence de contrôle de débit entre la couche MAC et les couches supérieures. Cette thèse résout ces problèmes en combinant des modèles analytiques, des simulations et de réelles expérimentations. Ces mécanismes adaptatifs ont été développés et intégrés dans une architecture de communication qui fournit des services de communication à haute performance pour réseaux sans fils tels que WIFI et WIMAX.

Ces travaux de thèse se sont déroulés dans le cadre du projet Gothic, qui avait pour objectif de concevoir et réaliser un système distribué intégré tolérant aux fautes pour un réseau local de machines multiprocesseurs dotées de Mémoires Stables Rapides (MSR). Le langage de programmation du système Gothic, appelé Polygoth, introduit le concept de multiprocédure pour la construction d'applications distribuées. La multiprocédure est une généralisation de la procédure permettant l'exécution en parallèle de plusieurs calculs. Ces travaux de thèse ont porté sur la conception de protocoles de communication fiable pour la mise en oeuvre d'un protocole d'appel de multiprocédure à distance (RMPC). Nous avons défini un système de communication fiable dont les composants essentiels sont un protocole de communication fiable par messages et un protocole de diffusion fiable ordonnée. L'originalité de ces protocoles repose sur l'utilisation de la MSR associée à chaque processeur pour y ranger les informations cruciales du système de communication et des points de reprise des processus communicants. Le système de communication fiable de Gothic dépasse le cadre du protocole RMPC. Nous avons en particulier défini un protocole de rendez-vous atomique mis en oeuvre dans le système Gothic au-dessus du protocole de communication fiable par messages.

Dans le cadre de la manipulation et de la description du contenu des documents, mes travaux de thèse consistent à étudier la modélisation générique de documents multimédia par des métadonnées. Nous proposons une approche qui consiste à l'homogénéisation des structures de représentation de tels documents facilitant leur traitement final sans avoir recours aux contenus multimédia eux-mêmes. Nous avons proposé la structuration de ces métadonnées dans des documents XML appelés « méta-documents ». Ces méta-documents représentent une structure supplémentaire par rapport à d'éventuelles structures logiques ou physiques rédigées par les auteurs des documents. Nous avons étendu les méta-documents en intégrant des descripteurs sémantiques définis selon le besoin de l'utilisateur et des relations spatiales et temporelles. Au niveau de l'interrogation des documents multimédia, nous avons proposé un outil d'aide à la formulation graphique de requêtes XQuery en utilisant les métadonnées et en intégrant les relations spatio-temporelles entre ces métadonnées.

L'intégration des données biologiques est un des principaux défis de la bioinformatique aujourd'hui. La mise à disposition de quantités importantes de données concernant tous les niveaux d'organisation de la cellule, nécessite la mise en place de stratégies d'intégration pour rassembler toutes ces données, et ainsi mieux comprendre le fonctionnement de la cellule. Nous nous sommes intéressés à l'exploitation du concept de voisinage pour représenter et intégrer des données biologiques. Dans un premier temps, notre travail met l'accent sur l'importance du choix de la représentation pour mener une intégration efficace. Notre étude sur la représentation du métabolisme a montré que les modes élémentaires sont une alternative pertinente à la représentation classique sous forme de voies métaboliques. De plus, les modes élémentaires nous ont permis de trouver des routes métaboliques utilisées par la cellule en réponse à divers stress. Nous avons également exploité le voisinage dans une perspective de génomique comparative. Nous avons cherché à déterminer si le voisinage d'expression peut être une signature pour les gènes, et s'il peut être utilisé pour caractériser des gènes en établissant des équivalences entre des génomes (orthologues ou gènes fonctionnellement similaires). Les résultats présentés confirment l'intérêt de l'exploration du voisinage, des gènes et de leur produit, pour intégrer des données hétérogènes. L'efficacité de cette exploration est fortement liée au choix de la représentation des connaissances.

Le problème de l'exploration de graphes trouve ses motivations en informatique fondamentale, notamment en logique et en théorie de la complexité. Il possède également de nombreuses applications en robotique. Quel que soit le cadre, la quantité de mémoire utilisée par l'entité mobile (robot, automate fini, etc.) effectuant l'exploration est un des paramètres importants à considérer. Dans cette thèse, nous étudions en détail la complexité en espace de l'exploration de graphes, à travers différents modèles. Nous distinguons principalement deux cadres d'études.<br /><br />Dans la première partie de la thèse, nous nous attachons à l'étude de l'exploration ``sans assistance'', c'est-à-dire lorsque l'entité mobile ne possède aucune information sur le graphe à explorer. Dans ce contexte, nous prouvons plusieurs bornes inférieures et supérieures sur la quantité de mémoire nécessaire et suffisante à l'entité pour explorer tous les graphes. En particulier, nous montrons que l'algorithme très simple de parcours en profondeur d'abord est optimal en mémoire lorsque la complexité est exprimée en fonction du degré et du diamètre.<br /><br />Dans la seconde partie de la thèse, nous nous attachons à l'étude de l'exploration ``avec assistance''. Nous considérons un modèle supposant l'existence d'un oracle ayant une connaissance exhaustive du graphe exploré, et capable d'aider l'entité mobile en lui fournissant de l'information. Nous nous intéressons ainsi à la quantité minimale d'information (mesurée en nombre de bits) que l'oracle doit fournir à l'entité pour permettre l'exploration. Cette information peut être soit donnée directement à l'entité, soit codée sur les sommets du graphes.

L'informatique moderne n'est plus uniquement composée de machines personnelles et de super calculateurs. De nombreux supports de calcul sont maintenant disponibles et chacun pose des contraintes particulières amenant à de nombreux objectifs. Ainsi, la notion de performance d'une application est devenue multi-dimensionnelle. Par exemple, ordonnancer optimalement (en temps) une application sur une grille de calcul est inutile si elle ne fournit pas de résultat parce qu'une machine tombe en panne. Fournir une solution à ces problèmes est un défi algorithmique actuel. Dans ce manuscrit, nous étudions l'ordonnancement multi-objectif à l'aide des outils de la théorie de l'approximation. Nous traitons ainsi quatre problèmes. Les deux premiers sont inspirés des systèmes embarqués, tandis que les deux derniers sont inspirés des problématiques que l'on retrouve sur les grilles et les \textit{clusters}. Le premier problème étudié est l'optimisation des performances d'une application sur une machine disposant de peu de mémoire de stockage. Nous montrons que l'utilisation de l'optimisation multi-objectif permet de fournir une solution et des informations sur le problème que la théorie mono-objectif de l'approximation ne pouvait pas obtenir. Les deux problèmes suivants concernent l'optimisation des performances d'une application lorsque les machines ne sont pas entièrement fiables. Les différents modèles de défaillances amènent à des problèmes d'optimisation radicalement différents. C'est pourquoi le deuxième problème traite de la sûreté de fonctionnement des systèmes embarqués alors que le troisième considère la fiabilité des grilles et \textit{clusters}. Le dernier problème concerne l'utilisation simultanée d'une plate-forme de calcul parallèle par de nombreux utilisateurs. Nous montrons comment l'utilisation de l'optimisation multi-objectif peut permettre de prendre en compte les besoins utilisateurs au sein du processus d'optimisation.

Durant les vingt dernières années, l'intérêt pour la sécurité lors du développement et l'exploi\-tation des systèmes d'information n'a cessé de croître. Les méthodes de gestion des risques de sécurité sont des outils méthodologiques, qui aident les organisations à prendre des décisions rationnelles sur la sécurité de leur système d'information. Les retours d'expérience sur l'utilisation de telles approches montrent une réduction considérable des pertes liées aux problèmes de sécurité. Aujourd'hui, ces méthodes sont généralement construites autour d'un processus bien structuré. Cependant, le produit issu des différentes étapes de la gestion des risques est encore très largement informel et souvent pas assez analytique. Ce manque de formalisme est un frein à l'automatisation de la gestion des informations relatives aux risques. Un autre inconvénient des méthodes actuelles est qu'elles sont généralement destinées à évaluer a posteriori comment les systèmes d'information déjà existants gèrent les risques, et sont difficilement applicables a priori, pendant la conception de tels systèmes. Enfin, chaque méthode utilisant souvent une terminologie qui lui est propre, il est difficile de combiner plusieurs méthodes afin de profiter des points forts de chacune. Afin de répondre aux problèmes mentionnés ci-dessus, notre contribution propose une approche basée sur la modélisation de la gestion des risques, utilisable dans les phases amont de conception de systèmes d'information. Cette approche est fondée sur une étude des concepts propres au domaine.<br /><br />Notre démarche scientifique se compose de trois étapes successives. La première étape vise à définir un modèle conceptuel de référence relatif à la gestion des risques de sécurité. La méthode de recherche adoptée propose de fonder le modèle sur une étude approfondie de la littérature. Les différents standards de gestion des risques et/ou de sécurité, un ensemble de méthodes représentatives de l'état actuel de la pratique, ainsi que les travaux scientifiques se rapportant au domaine, ont été analysés. Le résultat est une grille d'alignement sémantique des concepts de la gestion des risques de sécurité, mettant en évidence les concepts-clés intervenant dans une telle démarche. Sur base de cet ensemble de concepts est ensuite construit le modèle du domaine de la gestion des risques. Ce modèle a été confronté aux experts du domaine, provenant du monde de la standardisation, des méthodes de gestion des risques et du monde scientifique. <br /><br />La deuxième étape de notre recherche enrichit ce modèle du domaine avec les différentes métriques utilisées lors de l'application d'une méthode de gestion des risques. La démarche proposée combine deux approches pour la détermination des métriques. La première est la méthode Goal-Question-Metric (GQM) appliquée sur notre modèle de référence. Elle permet de se focaliser sur l'atteinte du meilleur retour sur investissement de la sécurité. La seconde enrichit les métriques identifiées par la première approche, grâce à une étude de la littérature basée sur les standards et méthodes étudiés lors de la première étape. Une expérimentation sur un cas réel de ces métriques a été réalisée, dans le cadre de l'accompagnement d'une PME vers la certification ISO/IEC 27001.<br /><br />Enfin, dans une troisième étape, nous relevons dans la littérature un ensemble de langages de modélisation conceptuelle de la sécurité de l'information. Ces langages sont issus essentiellement du domaine de l'ingénierie des exigences. Ils permettent donc d'aborder la sécurité lors des phases initiales de la conception de systèmes d'information. Nous avons évalué le support conceptuel proposé par chacun d'eux et donc le manque à combler afin d'être à même de modéliser intégralement les différentes étapes de la gestion des risques. Le résultat de ce travail permet de formuler une proposition d'extension du langage Secure Tropos et une démarche d'utilisation de cette évolution dans le cadre de la gestion des risques, illustrée par un exemple.

Les travaux présentés dans cette thèse s'inscrivent dans le cadre de l'analyse de phénomènes biologiques par des moyens informatiques, c'est-à-dire la bio-informatique. Nous nous intéressons plus particulièrement à l'analyse de séquences nucléiques. Dans ce cadre, nos travaux se décomposent en deux parties: l'identification de séquences codantes et l'identification de séquences non-codantes partageant une structure conservée telles que des ARN non-codants. L'originalité des méthodes proposées, Protea et Carnac, réside dans le traitement d'ensembles de séquences nucléiques faiblement conservées sans avoir recours à leur alignement au préalable. Ces méthodes s'appuient sur un même schéma global d'analyse comparative pour identifier des traces laissées par les mécanismes de sélection durant l'évolution, traces globalement cohérentes entre toutes les séquences. Nous avons évalué Protea et Carnac sur des données de référence pour la communauté et obtenu plusieurs résultats significatifs. Dans le cadre de travaux collaboratifs, nous présentons également deux exemples intégrations de ces logiciels. Magnolia est un logiciel qui construit un alignement multiple de séquences nucléiques respectueux de leur fonction commune prédites par Protea et/ou Carnac. Protea et Carnac sont également intégrés dans une plate-forme d'annotation automatique par génomique comparative.