Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Cette thèse consiste en la définition d'une méthodologie de caractérisation et d'évaluation du niveau d'interopérabilité interentreprises, afin d'améliorer leur fonctionnement propre, ainsi qu'en la définition d'une méthodologie de gestion de l'évolution de ces entreprises, leur apportant ainsi un cadre pour la mise en place de projets successif ayant pour objectif l'amélioration du niveau d'interopérabilité. Ces méthodes s'appliquent à tous les niveaux, tant opérationnels que stratégiques, ainsi que pour tous types de collaboration que ce soit entre services d'une même entreprise ou entre plusieurs entreprises d'une chaîne logistique. Ces méthodes sont basées sur le fait que l'interopérabilité peut être vu comme une performance de l'entreprise. Ceci nous permet de caractériser et d'évaluer l'interopérabilité, notamment, grâce à l'utilisation de la théorie des graphes qui apporte un cadre formel, des outils mathématiques et une représentation graphique qui sont autant d'aides tant pour la conduite de l'étude que pour la communication avec les différents acteurs concernés.

Les grappes de calcul sont constituées par l'interconnexion de stations de travail par un réseau plus ou moins performant. Elles rencontrent un large succès dans le domaine du calcul scientifique. De nombreux protocoles et interfaces de programmation ont été développés pour exploiter ces grappes tels que Posix Threads, Marcel, Open MP, Socket, MPI, Madeleine, GM/Myrinet, Corba, etc. Pourtant la programmation d'une application ou le portage d'un environnement de programmation parallèle sur ces grappes est un travail difficile du fait de la complexité et la variété des caractéristiques de ces architectures et des bibliothèques disponibles. L'objectif de cette thèse est de définir et d'évaluer les performances d'INUKTITUT, un interface qui permet de porter efficacement et facilement sur des grappes des applications et des environnements de programmation parallèle de haut niveau comme Athapascan. INUKTITUT contient des fonctions pour multiprogrammation légère et pour les communications à base de message actif : le parallélisme intra-nœuds des processus, est géré à l'aide de processus légers communiquant par la mémoire partagée ; le parallélisme inter-nœuds est exploité par des communications basées sur des messages actifs. INUKTITUT est porté avec succès sur des systèmes aussi différents que Linux, Unix, MacOS X, Windows au dessus de TCP/IP, Myrinet ou Corba. Ce mémoire présente l'architecture d'INUKTITUT et les résultats d'évaluation des performances. Les deux applications principales utilisant INUKTITUT sont : Athapascan, un environnement de programmation parallèle et les KaTools, des outils pour le déploiement efficace de grandes grappes.

Cette thèse se concentre sur l'évaluation des performances des mécanismes d'équilibrage de charge. Pour l'utilisation efficace d'une architecture parallèle, il est nécessaire de développer des techniques de régulation de charge appropriées. Nous étudions en détail le problème de l'ordonnancement dynamique d'une application parallèle. Les fonctionnalités d'un ordonnanceur générique sont analysées et son implémentation dans le système Athapascan est décrit. Athapascan est un environnement de programmation pour les applications parallèles irrégulières. La structure de l'ordonnanceur permet l'implémentation de différents algorithmes d'équilibrage de charge. Pour étudier les différentes stratégies d'équilibrage et comparer leurs performances nous proposons une méthodologie. Nous avons construit des modèles de programmes synthétiques avec un caractère dynamique et aléatoire, à partir desquels nous avons établi un jeu d'essai. Nous avons choisi d'étudier les effets simultanés des différents paramètres des ordonnanceurs et de la charge synthétique. Une planification factorielle a été choisie parce qu'elle permet une vision globale de l'influence des différents paramètres. Les tests sont effectués sur une machine SP1-IBM. Deux méthodes d'analyse de données multivariée sont utilisées, l'analyse en composantes principales et la régression multiple. L'interprétation des modèles linéaires obtenus permet de comprendre le comportement de chaque ordonnanceur et l'influence de ses paramètres par rapport à la charge applicative.

De nos jours, les systèmes distribués sont caractérisés par une complexité croissante de l'architecture, des fonctionnalités et de la charge soumise. Cette complexité induit souvent une perte de la qualité de service offerte, ou une saturation des ressources, voire même l'indisponibilité des services en ligne, en particulier lorsque la charge est importante. Afin d'éviter les désagrèments causés par d'importantes charges et remplir le niveau attendu de la qualité de service, les systèmes nécessitent une auto-gestion, en optimisant par exemple un tier ou en le renforçant à travers la réplication. Cette propriété autonome requiert une modélisation des performances de ces systèmes. Visant cet objectif, nous développons un framework basé sur une méthodologie théorique et expérimentale d'identification automatique de modèle et de dimensionnement, fournissant en premier un modèle de réseau de file d'attente pour un système distribué. Ensuite, ce Modèle est utilisé au sein de notre framwork pour dimensionner le système à travers une analyse ou une simulation du réseau de file d'attente.

Les opérateurs et les constructeurs des réseaux sans fil sont amenés à développer de nouvelles stratégies afin de faire face à l'augmentation rapide des flux de données générés par les nouvelles applications telles que le streaming vidéo. D'une part, la récente saturation des réseaux cellulaires peut être en partie résorbée en diversifiant, pour chaque mobile, les technologies d'accès au réseau. Par exemple, la plupart des téléphones mobiles possède aujourd'hui la capacité de se connecter à des points d'accès Wifi en plus des réseaux cellulaires classiques. D'autre part, une gestion fine des allocations des mobiles sur les différents points d'accès permet une utilisation plus efficace des ressources (énergie, fréquences radio...), et augmente la capacité d'accueil des mobiles, sans nécessairement avoir recours à une onéreuse densification de la couverture radio. Cette thèse s'inscrit dans la problématique de l'auto-optimisation des réseaux en général et des réseaux sans fil en particulier. En raison de la nature très dynamique des réseaux sans fil, les algorithmes d'optimisation doivent être capables de s'adapter aux changements aléatoires de l'environnement de façon autonome. Dans cette thèse, nous proposons d'abord un algorithme de contrôle dynamique qui optimise l'allocation des mobiles tout en prenant en compte les contraintes de capacité. Bien que difficile à mettre en oeuvre en pratique, cet algorithme donne une borne supérieure des performances qu'il est possible d'atteindre. En raison de l'aspect fortement décentralisé des problèmes d'optimisation, nous avons été amenés à développer des méthodes de coopération inspirées de la théorie des jeux. Finalement, nous avons confronté plusieurs algorithmes stochastiques d'optimisation en terme d'efficacité et de robustesse qui sont en cours de prototypage dans un laboratoire industriel. / Operators and manufacturers of wireless networks are required to develop new strategies to cope with the increase fast data streams generated by new applications such as streaming video. On the one hand, the recent saturation cellular networks can be partly resolved by diversifying to each mobile, network access technologies. For example, Most mobile phones now has the ability to connect to WiFi access points in addition to cellular networks classic. In addition, careful management of allocations of mobile the various access points allows more efficient use resources (energy, radio frequency ...), and increases capacity mobile home, without necessarily resorting to a densification expensive radio coverage. This thesis is part of the problem of self-optimization networks in general and wireless networks in particular. Because of the highly dynamic nature of wireless networks, algorithms optimization must be able to adapt to changes random environment independently. In this thesis, First we propose a dynamic control algorithm optimizes the allocation of mobile while taking into account the capacity constraints. Although difficult to implement in practice, this algorithm gives an upper bound performance it is achievable. Due to the high aspect decentralized optimization problems, we have been led to develop methods of cooperation inspired by the theory of games. Finally, we compared several algorithms Stochastic optimization in terms of efficiency and robustness which are currently prototyping in an industrial laboratory.

L'un des enjeux les plus importants à l'heure actuelle pour l'utilisation efficace d'une architecture parallèle est le développement de techniques de régulation de charge appropriées. La mise en oeuvre d'un système logique parallèle efficace se heurte également à cette même exigence. Cette thèse est consacrée à l'étude des mécanismes et stratégies d'évaluation parallèles pour la conception et la réalisation de l'environnement de programmation Prolog parallèle PLoSys. PLoSys se place dans la catégorie des systèmes logiques adoptant un modèle d'exécution multi-séquentiel. Ce modèle exploite automatiquement le parallélisme OU inhérent à la sémantique des programmes Prolog "pur" sur des architectures sans mémoire commune. Dans cette classe de systèmes, la parallélisation est guidée dynamiquement par la stratégie de régulation adoptée en fonction des ressources de calcul disponibles. Afin d'élaborer une fonction de régulation de charge appropriée, nous avons choisi l'utilisation d'une technique de modélisation dans le but d'émuler le comportement réel du système sur une architecture parallèle existante. Notre approche repose sur la représentation de l'exécution d'un programme PROLOG par un graphe de tâches acyclique. L'exécution de ce graphe de tâches permet l'émulation de l'évaluation du programme PROLOG sur l'architecture ciblée. Nous analysons les principaux problèmes liés à la conception d'une fonction de régulation de charge efficace, pour le système PLoSys, à travers un environnement d'évaluation implanté sur un réseau de Transputers : le MegaNode. Les principaux résultats d'analyse des différentes stratégies de régulation de charge sont présentés et évalués.

Les systèmes de fusion d'informations sont principalement composés, d'outils mathématiques permettant de réaliser la représentation et la combinaison des données. L'objectif de ces systèmes peut s'exprimer comme un problème de décision sur la vérité ou la vraisemblance d'une proposition étant donné une ou plusieurs informations issues de différentes sources. Les systèmes de fusion cherchent à exploiter au mieux les propriétés des sources de données en tenant compte de l'imperfection de l'information (imprécis, incomplet, ambigu, incertain, etc.) ainsi que l'aspect redondant, complémentaire et conflictuel des informations. Le système de fusion concerné par cette thèse a la capacité d'intégrer dans ses traitements de la connaissance experte. On le nomme système de fusion coopératif. Puisque ce système cherche à intégrer pleinement les experts dans son fonctionnement, il est important de mettre à disposition des utilisateurs des informations aidant à mieux comprendre la fusion réalisée. De tels systèmes disposent de nombreux paramètres à régler et ces derniers ont un impact important sur la qualité des résultats obtenus. Une des grandes problématiques liées à ces systèmes de fusion d'informations porte sur l'évaluation de leurs performances. L'évaluation doit permettre d'améliorer la qualité de la fusion, d'améliorer l'interaction expert/système et d'aider à mieux ajuster les paramètres du système. En général, l'évaluation de tels systèmes est réalisée en fin de chaîne par une évaluation globale du résultat. Mais, celle-ci ne permet pas de savoir précisément l'endroit de la chaîne qui nécessite une intervention. Une autre difficulté réside dans le fait qu'une vérité terrain complète sur le résultat n'est pas toujours disponible, ce qui complique la tâche d'évaluation de performances de ce type de systèmes. Le contexte applicatif de ce travail est l'interprétation d'images tridimensionnelles (images tomographiques, images sismiques, images synthétiques, ...). Dans ce contexte une évaluation locale des systèmes de fusion d'informations, a été mise en place. L'approche a montré son intérêt dans l'ajustement efficace des paramètres et dans la coopération avec l'expert.

LA PREMIÈRE CONTRIBUTION DE CETTE THÈSE EST UNE CLARIFICATION DU DOMAINE DES CHAINES LOGISTIQUES, À TRAVERS UNE ÉTUDE APPROFONDIE DE LA LITTÉRATURE PORTANT SUR UNE BASE DE DONNÉES DE 167 RÉFÉRENCES. CETTE ÉTUDE, PRÉSENTÉE À LA CONFÉRENCE CIFA 2002, A PERMIS DE DÉFINIR LES CARACTÉRISTIQUES PROPRES À UN RÉSEAU LOGISTIQUE, LES GRAND THÈMES TRAITÉS AINSI QUE LES TYPES DE MODÈLES UTILISÉS. LA DEUXIÈME CONTRIBUTION CONCERNE L'ANALYSE DES POSSIBILITÉS OFFERTES PAR LES MÉTHODES ANALYTIQUES POUR L'ÉVALUATION DE PERFORMANCE DES CHAÎNES LOGISTIQUES. UNE STRUCTURE "TYPIQUE" DE CHAÎNE LOGISTIQUE A ÉTÉ ANALYSÉE DANS DE TRÈS NOMBREUX CAS AFIN D'ÉTUDIER L'INFLUENCE DE PARAMÈTRES CLÈS SUR SES PERFORMANCES. CETTE ÉTUDE A ÉTÉ PRÉSENTÉE AU 17ÈME CONGRÈS ANNUEL DE L'IAR EN 2002. ENFIN, LES BESOINS ET LES POSSIBILITÉS D'AMÉLIORATION DE LA MÉTHODE ANALYTIQUE ONT ÉTÉ ÉTUDIÉS. UNE ATTENTION PARTICULIÈRE A ÉTÉ PORTÉE AUX TRANSPORTS AINSI QU'AUX MODES DE GESTION DES SITES.

Les travaux exposés dans ce mémoire portent sur la conception de l'architecture de conduite des systèmes automatisés de production. Ils ont été développés au sein du Laboratoire Universitaire de Recherche en Production Automatisée (LURPA - EA 1385). Il s'agit de travaux prospectifs dont l'objectif est de construire un cadre méthodologique formel de conception et d'évaluation d'architectures.<br /><br />La première partie est consacrée à l'exposé du cadre méthodologique retenu et comporte quatre chapitres dans lesquels sont successivement abordés :<br /><br /> * la problématique générale de la conception d'architectures de conduite, ainsi qu'une revue des \travaux scientifiques dans le domaine,<br /> * la présentation générale de la méthode proposée avec le point de vue des activités de conception, d'évaluation et de choix d'architecture,<br /> * la présentation détaillée de la construction d'architecture avec cette fois le point de vue des différents modèles produits,<br /> * la présentation détaillée d'évaluation et de choix de l'architecture retenue avec encore une fois le point de vue des modèles d'évaluation. <br /><br />La seconde partie du mémoire est destinée à préciser et à valider par l'exemple la méthode proposée. Pour ce faire, nous l'avons appliquée à la conception de l'architecture de conduite d'un poste de lance ment d'un transfert libre. Le plan de cette étude suit de manière ordonnée la démarche que nous avons présenté dans la première partie.