Face à l'augmentation de la taille et de la complexité des systèmeslogiciels, il convient de les décrire à un plus haut niveaud'abstraction (i.e., au-delà du code) avant de concrètement lesimplémenter. Toutefois, l'utilisation de ces descriptions de hautniveau dans les processus de construction et de vérification dessystèmes reste très rudimentaire, ne permettant pas de véritablementguider et faciliter le développement logiciel. Cette thèse propose une nouvelle approche pour rendre plus simple etplus sûr le développement de systèmes logiciels. Cette approche reposesur l'utilisation de langages dédiés et sur un couplage fort entre unecouche de spécification et d'architecture et une couched'implémentation. Elle consiste tout d'abord à décrire à un hautniveau d'abstraction différents aspects, à la fois fonctionnels et nonfonctionnels, d'un système dans la couche de spécification etd'architecture. Ces descriptions sont ensuite analysées et utiliséespour personnaliser la couche d'implémentation, afin de faciliter laconstruction et la vérification du système logiciel. Nous illustrons notre approche dans le domaine de l'informatiqueubiquitaire. À la suite d'une analyse complète du domaine, nous avonsconçu deux langages dédiés à l'orchestration d'objets communicants,Pantaxou et Pantagruel. / The sheer size and complexity of today's software systems posechallenges for both their programming and verification, making itcritical to raise the level of abstraction of software developmentbeyond the code. However, the use of high-level descriptions in thedevelopment process still remains rudimentary, improving and guidingthis process marginally.This thesis proposes a new approach to making software developmentsimpler and safer. This approach is based on the use ofdomain-specific languages and a tight coupling between a specificationand architecture layer, and an implementation layer. It consists ofdescribing functional and non-functional aspects of a software systemat a high level of abstraction, using the specification andarchitecture layer. These high-level descriptions are then analyzedand used to customize the implementation layer, greatly facilitatingthe programming and verification of the software system.We have validated our approach in the domain of pervasive computingsystems development. From a complete domain analysis, we haveintroduced two domain-specific languages, Pantaxou and Pantagruel,dedicated to the orchestration of networked smart devices.

Dans les domaines critiques tels que l’avionique, le ferroviaire ou encore l’automobile, il faut, afin de pouvoir certifier un système, démontrer qu’il réalise la fonction pour laquelle il a été conçu, selon des exigences temporelles spécifiées. En effet, un rendu temporel trop long peut rendre des données erronées, et ainsi mettre en danger la sûreté des personnes. Aujourd’hui, la plupart des approches proposent d’assurer ces exigences de Qualité de service au niveau des couches basses, e.g., au travers d’une bande passante déterministe, d’allocation statique d’intervalles de temps, et d’un ordonnancement prédéfini. Ces contraintes assurent que les applications ne peuvent dépasser le temps d’exécution alloué ; les applications récupèrent de ce fait des exigences qui sont découplées de leur fonctionnalité. En revanche, il faut aussi pouvoir certifier des exigences temporelles spécifiques à une application. De là, les garanties au niveau des couches basses ne sont plus suffisantes. Il faudrait pouvoir prendre en compte ces exigences dès la phase de conception des applications. Aujourd’hui, la plupart des approches existant dans ce domaine se concentrent sur le support de QoS à des phases isolées du processus de développement logiciel, empêchant la traçabilité des exigences. Cette thèse propose une approche dirigée par la conception pour supporter les exigences de QoS tout au long du processus de développement logiciel, intégrée dans une méthodologie outillée, appelée DiaSuite. L’extension de QoS enrichit le langage de conception DiaSpec avec la capacité d’instancier les exigences de QoS sur les composants logiciels. Un support de surveillance à l’exécution de ces exigences temporelles est ensuite généré, directement à partir de la spécification. Cette thèse intègre uniformément les concepts temporels avec les concepts de gestion d’erreurs, au travers de la méthodologie DiaSuite, afin de proposer une couche de supervision qui puisse effectuer une reconfiguration applicative, dans le cas de violation de contrat de QoS. Les contributions de cette thèse sont évaluées au regard du respect des critères de cohérence et de conformité, illustrés au travers d’une étude de cas dans le domaine avionique. / In critical domains such as avionics, railways or automotive, to certify a system, it is required to demonstrate that it achieves its function, with respect to specified timing requirements. Indeed, longer-than-predicted function computing can make data erroneous, leading potentially to endanger people lives. Today, most approaches propose to ensure these Quality of Service requirements at platform level, e.g., through deterministic bandwidth, static time slots allocation and predefined scheduling. These constraints ensure applications can’t overpass allocated time slots; applications are then fed with requirements decoupled to their functionality. However, it shall be possible to certify timing requirements, dedicated to an application. Hence, guarantees at platform-level are not sufficient anymore. It should be possible to take into account these requirements from the stage of application design. Today, most of existing approaches in this domain, focus on supporting QoS at individual stages of the software development process, preventing requirements traceability. This thesis proposes a design-driven approach to supporting QoS throughout software development process, integrated in a tool-based methodology, namely DiaSuite. The QoS extension enriches the DiaSpec design language, with the capability to instantiate QoS requirements onto software components. A runtime execution support to monitoring these timing requirements, is then generated, directly from the specification. This thesis uniformly integrates timing concepts with error ones, around DiaSuite methodology, to propose a supervision layer that could lead to application reconfiguration in case of QoS contract violation. Contributions of this thesis are evaluated through respect of coherence and conformance critera, illustrated through a case study in avionics.

Toute institution concernée par le développement de logiciels, qu’il s’agisse d’un éditeur ou d’un organisme de services, doit faire face au challenge de compétitivité : “ faire de l’économie, un «objet de première classe» en génie logiciel ”. Cet impératif de penser l’économie du logiciel, s’est traduit par l’objectif d’obtenir une meilleure maîtrise sur la productivité du développeur. La Réutilisation Logicielle (Software Reuse) est un moyen privilégié d’augmenter cette productivité, en particulier quand elle est systématisée. Deux types d’activités doivent être considérés pour améliorer la réutilisation logicielle, le développement pour la réutilisation (development for reuse) et le développement par la réutilisation (development by reuse). Plusieurs solutions ont été proposées pour contribuer au développement pour la réutilisation. L’approche lignes de produits se distingue par sa contribution au développement par la réutilisation, à travers l’assistance et l’automatisation de la sélection, la configuration, et la dérivation de nouveaux produits. Néanmoins, malgré que cette approche a positionné la réutilisation comme activité centrale dans son processus de développement, celle-ci reste difficile à réaliser dans beaucoup de situations. Par exemple, en raison de l’absence de spécification ou gestion de la variabilité qui peut se manifester dans chacun des artefacts de toutes les étapes du cycle de développement. Dans ce cadre, la problématique générale de cette thèse CIFRE consiste en l’industrialisation d’une usine logicielle par la systématisation de la réutilisation dans chacune de ses étapes et la maximisation de l’automatisation des transitions entre étapes. Afin de mieux supporter l’agilité des environnements métier, notre premier objectif est la spécification de la variabilité au sein des modèles de processus métier, de sorte que les modèles conçus soient directement utilisables dans les usines logicielles. Notre second objectif consiste à introduire la spécification de la variabilité lors de l'ingénierie des exigences permettant ainsi de systématiser leur réutilisation, et l’établissement des liens de traçabilité avec les modèles de processus métier variables précédents. Ainsi, un modèle d’architecture logicielle (orientée services) peut être généré au sein de l'usine logicielle, comme implémentation des processus métier modélisés précédemment et dans le respect des exigences spécifiées. / Any organization involved in software engineering has to deal with reduction of production time and cost, in order to face the competitiveness challenge. This imperative of thinking the software economy resulted in the goal of getting better control on developer productivity. Software Reuse is a preferred way to increase the productivity, particularly when it is systematized. Two types of activities should be considered to improve software reuse, development for reuse and development by reuse. Several solutions have been proposed to contribute and improve development for reuse. For its part, product line approach is distinguished by its contribution to development by reuse through support and automation of selection, configuration, and derivation of new products. However, although this approach has positioned reuse as a core activity in its engineering process, it remains difficult to realize it in many situations. For example, due to lack of specification or management of variability which may occur in each artifacts from all steps of the engineering process. In this context, the general issue of this thesis consists in industrialization of software product line, by the contribution to systematization of reuse in each steps and automation of transitions between those steps. To better support the business agility, our first goal is the specification of variability within business process models, in order to make them directly usable into software factory. Our second goal is to introduce variability specification into requirements engineering, enabling systematic reuse of requirements models and establishing traceability links with previous models of variable business processes. Thus, an architecture model (service oriented) can be generated in software factory, as implementation of modeled business processes with compliance to specified requirements.

L’architecture en microservices met en évidence de multiples avantages pour les entreprises et les développeurs. Cela explique pourquoi de nombreuses entreprises technologiques choisissent de migrer leurs logiciels d’une architecture monolithique vers celle des microservices. Cependant, la migration d’un système monolithique ou d’un système hérité vers une architecture en microservices est une tâche complexe, risquée et chronophage. Pour faciliter et améliorer ce processus, notre travail se concentrera sur la conception d’une approche semiautomatique pour détecter et identifier les microservices dans les applications existantes. Il s’agit d’une étape clé vers l’objectif global de migrer un système monolithique vers des microservices. Notre approche consiste à combiner des méthodes de regroupement et d’optimisation de la proximité entre les dépendances structurelles à un niveau de granularité optimal. Dans ce projet, nous nous appuyons également sur plusieurs méthodes d’intelligence artificielle, en particulier des algorithmes d’apprentissage automatique, pour mettre en oeuvre notre approche. D’une part, nous effectuons l’extraction de dépendances et le regroupement. D’autre part, nous mettons en oeuvre des méthodes qui nous aideront à optimiser la proximité entre éléments constituant un microservice. Pour obtenir les scores de proximité, nous ciblons à la fois les relations sémantiques et les dépendances structurelles. L’analyse des graphes d’appels et des traces d’exécutions peut nous aider à générer les différentes connexions structurelles. En ce qui concerne les connexions sémantiques, nous pouvons tirer parti de techniques d’apprentissage de représentations numériques (embedding) telles que SBERT. / The microservices architecture highlights multiple benefits for companies and developers. This explains the reason why numerous tech companies choose to migrate their software from a monolithic architecture to one of microservices. However, migrating from a monolithic or a legacy system to a microservices architecture is a complex, risky, and time-consuming task. To ease and improve this process, our work will focus on designing a semi-automatic approach to detect and identify microservices in existing applications. This is a key step toward the overall goal of migrating a monolithic system toward microservices. Our approach consists in combining methods of clustering and optimization of proximity between structural dependencies at an optimal level of granularity. In this project, we rely on several Artificial Intelligence techniques as well, specifically Machine Learning algorithms, to implement our approach. On one hand, we are performing dependency extraction and clustering. On the other hand, we are implementing methods that will help us optimize the proximity. To obtain the proximity scores, we are targeting both semantic relationships and structural dependencies. Analyzing call graphs and execution traces can help us generate the different structural links or relations. As for the semantic connections, we can take advantage of highly useful embedding such as SBERT.

Les progrès récents dans le domaine de l'infographie et la capacité des ordinateurs personnels de rendre les scènes 3D réalistes ont permis de développer des environnements virtuels dans lesquels plusieurs utilisateurs peuvent co-exister et travailler ensemble pour atteindre un objectif commun. Ces environnements sont appelés Environnements Virtuels Collaboratifs (EVCs). Les applications potentielles des EVCs sont dans les domaines militaire, medical, l'assemblage, la conception assistee par ordinateur, la teleoperation, l'éducation, les jeux et les réseaux sociaux. Un des problemes liés aux EVCs est la faible connaissance des utilisateurs concernant l'état, les actions et les intentions de leur(s) collaborateur(s). Ceci reduit non seulement la performance collective, mais conduit également à des résultats non satisfaisants. En outre, les tâches collaboratives ou coopératives réalisées sans aide ou assistance, sont plus difficiles et plus sujettes aux erreurs. Dans ce travail de thèse, nous étudions l'influence de guides multi-modaux sur la performance des utilisateurs lors de tâches collaboratives en environnement virtuel (EV). Nous proposons un certain nombre de guides basés sur les modalites visuelle, auditive et haptique. Dans ce contexte, nous étudions leur qualité de guidage et examinons leur influence sur l'awareness, la co-presence et la coordination des utilisateurs pendant la réalisation des tâches. A cette effet, nous avons développé une architecture logicielle qui permet la collaboration de deux (peut être étendue à plusieurs utiliateurs) utilisateurs (distribués ou co-localisés). En utilisant cette architecture, nous avons développé des applications qui non seulement permettent un travail collaboratif, mais fournissent aussi des assistances multi-modales aux utilisateurs. Le travail de collaboration soutenu par ces applications comprend des tâches de type "Peg-in-hole", de télé-manipulation coopérative via deux robots, de télé-guidage pour l'écriture ou le dessin. Afin d'évaluer la pertinence et l'influence des guides proposés, une série d'expériences a ete effectuée au LISA (Laboratoire d'Ingénierie et Systemes Automatisés) à l'Université d'Angers et au Laboratoire IBISC (Informatique, Biologie Integrative et Systemes Complexes) à l'Université d'Evry. Dans ces expériences, les utilisateurs ont été invités à effectuer des tâches variées, dans des conditions différentes (avec et sans guides). L'analyse a été effectuée sur la base du temps de réalisation des tâches, des erreurs et de l'apprentissage des utilisateurs. Pour les évaluations subjectives des questionnaires ont été utilisés. Ce travail contribue de manière signicative au développement de systèmes collaboratifs pour la téléoperation, la simulation d'assemblage, l'apprentissage de gestes techniques, la rééducation, la conception assistée par ordinateur et le divertissement.

Du fait de leur complexité croissante, le développement des systèmes embarqués et temps réel nécessitent conjointement l'application de principes de génie logiciel et l'application de techniques formelles. Le travail développé pendant cette thèse propose une approche et des outils basés sur les modèles. Ces modèles, basés sur UML (Unified Modeling Language), permettent de définir un style architectural appelé SAIA (Sensors Actuators Independent Architecture) dont l'objectif est le développement et la mise au point de systèmes temps réel en intégrant l'évolution et la variabilité des plateformes. On entend ici par plateforme les services de communication entre le système et son environnement physique, c'est-à-dire des opérations de lecture et d'écriture via les capteurs et les actionneurs.<br /><br />Pour répondre à cet objectif, l'idée de SAIA est de séparer clairement le modèle de plateforme du modèle de l'application. À cette fin, SAIA propose l'introduction d'une plateforme de communication abstraite avec le processus. Cette plateforme abstraite est composée d'entrées et de sorties utiles pour effectuer le contrôle, mais indépendantes d'une technologie de capteurs/actionneurs particulière. L'application est développée en se basant sur les services fournis par la plateforme abstraite.%Une application temps réel ne peut pas être validée en ne considérant que ses aspects fonctionnels.<br />La stabilité d'une application de contrôle et sa qualité de contrôle sont, entre autres, dépendantes des caractéristiques temporelles de la plateforme abstraite. Cette dernière est donc composée d'un ensemble de services ainsi que d'une description de ses caractéristiques temporelles (notées QoS pour Quality of Service). La description de la QoS de la plateforme abstraite reflète le comportement temporel, sous forme de omega-expression régulière de la plateforme abstraite pour laquelle l'application a le comportement souhaité. Ainsi, nous avons d'un côté un modèle de la plateforme abstraite et de la QoS permettant la correction de l'application et de l'autre un modèle de la plateforme réelle dont la QoS a été analysée. Afin de connecter la plateforme abstraite à la plateforme réelle, SAIA s'appuie sur un connecteur complexe. Ce connecteur complexe est un assemblage de composants, décrit formellement par des automates temporisés réalisant des services de formatage, d'interprétation, de fusion de données et enfin d'adaptation de la QoS.<br />Le connecteur complexe possède un comportement et modifie donc la QoS de la plateforme réelle. Afin d'évaluer l'impact du connecteur complexe sur la QoS de la plateforme réelle, une analyse formelle basée sur la simulation exhaustive du connecteur complexe est réalisée. Il est alors nécessaire de s'assurer que cette QoS nouvellement évaluée satisfait la QoS de la plateforme abstraite et permet ainsi la réalisation d'un système correct. La vérification de cette satisfaction est basée sur l'établissement d'un contrat de QoS. Dans SAIA, l'établissement d'un contrat de QoS est basé sur une relation de satisfaction (équivalence de trace) entre systèmes à transitions étiquetés. Enfin, SAIA a été mis en oeuvre à plusieurs reprises dont, lors de deux concours d'implémentation de robots d'exploration terrestre dans le cadre de workshop satellites de RTSS (Real Time System Symposium).

Durant ces dernières années, nous avons assisté à une forte émergence de nouvelles technologies et environnements informatiques tels que le cloud computing, l'informatique ubiquitaire ou les réseaux de capteurs. Ces environnements ont permis d'élaborer de nouveaux types d'applications avec une forte valeur ajoutée pour les usagés. Néanmoins, ils ont aussi soulevés de nombreux défis liés notamment à la conception, au déploiement et à la gestion de cycle de vie des applications. Ceci est dû à la nature même de ces environnements distribués, caractérisés par une grande flexibilité, un dynamisme accru et une forte hétérogénéité des ressources. L'objectif principal de cette thèse est de fournir une solution générique, réutilisable et extensible pour l'auto-gestion de ces applications. Nous nous sommes concentrés sur la fourniture d'un support logiciel permettant de gérer à l'exécution les architectures et leur cycle de vie, notamment pour les applications à base de composants s'exécutant dans des environnements dynamiques, distributes et à grande échelle. De façon à atteindre cet objectif, nous proposons une solution synergique - le framework Cube - combin- ant des techniques issues de domaines de recherche adjacents tels que l'auto-organisation, la satisfaction de contraintes, l'auto-adaptation et la reflexion fondée sur les modèles architecturaux. Dans notre solution, un ensemble de gestionnaires autonomiques décentralisés s'auto-organise de façon à construire et gérer une application cible en s'appuyant sur une description partagée des buts de l'application. Cette description formelle, appelé Archetype, prend la forme d'un graphe orienté exprim- ant les différents éléments de l'architecture et un ensemble de contraintes. Un prototype du framework Cube a été implanté dans le domaine particulier de la médiation. Des expériences ont été conduites dans le cadre de deux projets de recherché nationaux: Self-XL et Medical. Les résultats obtenus démontrent la validité de notre approche pour créer, réparer et adapter des applications à base de composants s'exécutant dans des environnements distribués, dynamiques et hétérogènes.

L'essor de l'Internet et l'évolution des dispositifs communicants ont permis l'intégration du monde informatique et du monde réel, ouvrant ainsi la voie à de nouveaux types d'applications, tels que les applications ubiquitaires et pervasives. Ces applications doivent s'exécuter dans des contextes hétérogènes, distribués et ouverts qui sont en constante évolution. Dans de tels contextes, la disponibilité des services et des dispositifs, les préférences et la localisation des utilisateurs peuvent varier à tout moment pendant l'exécution des applications. La variabilité des contextes d'exécution fait que l'exécution d'une application dépend, par exemple, des services disponibles ou des dispositifs accessibles à l'exécution. En conséquence, l'architecture d'une telle application ne peut pas être connue statiquement à la conception, au développement ou au déploiement, ce qui impose de redéfinir ce qu'est une application dynamique : comment la concevoir, la développer, l'exécuter et la gérer à l'exécution. Dans cette thèse, nous proposons une approche dirigée par les modèles pour la conception, le développement et l'exécution d'applications dynamiques. Pour cela, nous avons défini un modèle de composants à services permettant d'introduire des propriétés de dynamisme au sein d'un modèle de composants. Ce modèle permet de définir une application en intention, via un ensemble de propriétés, de contraintes et de préférences de composition. Une application est ainsi spécifiée de façon abstraite ce qui permet de contrôler la composition graduelle de l'application lors de son développement et de son exécution. Notre approche vise à effacer la frontière entre les activités effectuées avant et pendant l'exécution des applications. Pour ce faire, le même modèle et les mêmes mécanismes de composition sont utilisés de la conception jusqu'à l'exécution des applications. A l'exécution, le processus de composition considère, en plus, les services disponibles dans la plate-forme d'exécution permettant la composition opportuniste des applications ; ainsi que la variabilité du contexte d'exécution permettant l'adaptation dynamique des compositions. Nous avons mis en œuvre notre approche via un prototype nommé COMPASS, qui s'appuie sur les plates-formes CADSE pour la réalisation d'environnements logiciels de conception et de développement, et APAM pour la réalisation d'un environnement d'exécution d'applications à services dynamiques.

Les simulations multi-agents reproduisent un phénomène en modélisant intuitivement son fonctionnement au niveau microscopique. Ce fonctionnement est décrit par le comportement d'entités autonomes qui agissent dans un environnement commun. Toutefois, les approches actuelles restreignent les interactions à des effets de bord ou ne fournissent aucune méthodologie réifiant la notion d'interaction. La conception de simulations contenant un grand nombre d'agents interagissant de manière variée s'en trouve complexifiée. Nous soutenons que pour faciliter la conception des simulations, il est préférable que toute entité soit concrétisée par un agent et tout comportement par une interaction. Le moteur de simulation doit de plus être clairement séparé des agents et interactions, de sorte que tout le système multi-agents soit régi par le même algorithme de simulation. Une telle approche procure de nombreux avantages tels que l'automatisation de l'implémentation, la réutilisabilité des interactions ou la conception graduelle du modèle du phénomène. En nous fondant sur ces principes, nous avons développé une approche centrée sur les interactions (IODA) composée d'une pyramide d'outils : un modèle formel, un ensemble d'algorithmes de simulation et une méthodologie. Nous confirmons la faisabilité de cette approche par une plateforme de simulation paramétrable (JEDI) fidèle au modèle formel et un environnement de développement intégré (JEDI-Builder) qui automatise le passage du modèle IODA au code JEDI. Nous montrons ainsi que la concrétisation logicielle des interactions a conduit à une unification du concept d'agent et à une simplification du processus de conception de simulations.

Tout au long de ses évolutions, l'ordinateur n'a cessé de permettre autant la consultation que la création de médias. Mais contrairement à l'activité de consultation, la création de logiciels interactifs demande une certaine maîtrise de la programmation informatique, qui reste le seul moyen de produire des programmes agissant sur une machine numérique. Dans ce contexte, les pratiques artistiques engagées dans la création d'œuvres interactives ne peuvent se dispenser de recourir à la programmation informatique, c'est-À-Dire à la création logicielle. Mais dans quelles situations les artistes se placent-Ils face aux techniques du numérique et à la programmation en particulier ? Cette interrogation, qui trouve de multiples réponses, revient au premier plan lorsque le paysage des appareils numériques de grande consommation connaît un événement majeur. Notre recherche est issue d’une telle situation : à partir de 2007, l’apparition des écrans mobiles (smartphones et tablettes) a été pour nous l’occasion d’interroger le potentiel de ces nouveaux supports dans la création artistique œuvrant avec l’interactivité. Il s'agissait pour nous de faire œuvre avec les écrans mobiles autant que d’en définir les modalités de mise en œuvre esthétique et technique au moment même de leur introduction dans notre quotidien. Nous cherchons à situer une certaine pratique de l’interactivité dans l’art permise par les écrans mobiles et leurs spécificités techniques, en partant de l'hypothèse selon laquelle les écrans mobiles permettent des mises en œuvre artistiques de l’interactivité que d’autres supports numériques ne permettent pas, mais imposent également des créations logicielles spécifiques. / Throughout its evolution, the computer never stopped allowing media consultation as well as media creation. Unlike the consultation activity, the creation of interactive software requires some computer programming skills, as it remains the only way to produce programs that acts on a digital machine. In this context, artistic practices involved in the creation of interactive works cannot avoid the use of computer programming and the creation of software. But what circumstances artists are facing when then work with digital technologies and software programming? This question, which has multiple answers, gain in importance when the landscape of massively produced digital devices experiences a major event.Our research is the result of such a situation: starting in 2007, the emergence of mobile screens (smartphones and tablets) was an opportunity to examine the potential of these new digital devices in the field of interactive arts. Our purpose was to create effective art works with mobile screens to be able to define their aesthetic and technical specificities at the very time of their introduction into our daily lives. We try to situate some interactive art practices that mobile screens makes possible thanks to their technical specifications. Our base hypothesis is that mobile screens allow the creation of interactive art work that other digital media cannot afford, but also require the creation of specifics softwares.