Alors que les préoccupations concernant le réchauffement climatique deviennent de plus en plus sérieuses, l'une de ses premières causes: la consommation d'électricité, continue à croître. Une des manières d'endiguer le phénomène pourrait être de mieux équilibrer la consommation et la production, afin d'allumer moins de gros groupes de production, et de permettre l'intégration de plus de sources renouvelables. Le nouveau paradigme du marché de l'électricité incite les consommateurs à réduire leur pic de consommation, et à différer leur consommation quand la demande est moindre, à l'aide d'incitations tarifaires. De nouveaux algorithmes d'optimisation, et de nouvelles méthodologies sont donc nécessaires pour optimiser la puissance d'électrique utilisée par les consommateurs. Schneider Electric propose, à travers le projet européen Arrowhead, d'étudier trois cas applicatifs : un ascenseur avec plusieurs sources énergétiques, une usine manufacturière et un réseau d'eau potable. Pour chacune de ces trois applications, une méthodologie pour optimiser les pics de puissance consommée (parfois à l'aide d'une fonction de coût de l'électricité) est donnée, ainsi que des algorithmes d'optimisation. Dans le cas de l'ascenseur multi-sources, deux contrôleurs couplés sont proposés : l'un au niveau stratégique résolvant un problème linéaire, et l'autre à base de règles au niveau tactique. Dans le cas de l'usine, la méthodologie que nous avons utilisée pour faire des mesures, construire des modèles énergétiques, et finalement optimiser est expliquée. De plus, trois formulations linéaires, ainsi qu'une procédure de recherche locale, et une formulation naïve de programmation par contraintes sont données afin de résoudre le problème d'ordonnancement NP-difficile. Dans le cas du réseau d'eau, une formulation à contraintes quadratiques est utilisée pour comparer des plans de pompage optimisés avec la tactique utilisée habituellement dans le réseau. Les méthodes proposées entraînent des gains sur la facture énergétique de 1.5% à 114%, dépendamment du contexte. De plus, elles permettent aux consommateurs de participer au nouveau marché de l'énergie. Finalement, les connaissances retirées de l'étude de ces trois pilotes sont résumées, et des lignes directrices sont données pour l'optimisation de la facture énergétique d'un système quelconque consommant de l'énergie. / While concerns about global warming have never been so important, one of its first causes: global electricity consumption, is still growing. One way to stem the phenomenon could be to better balance demand and production, in order to switch on less big production groups and to allow the integration of more renewable production sources. The new paradigm of electricity market incites customers to reduce their electricity consumption peak and to shift their consumption when the demand is lower, by introducing economical incentives. Thus, new optimization algorithms and methodologies are needed at the customers side to optimize power usage over time. Schneider Electric proposes, through the Arrowhead European project, to study three application use-cases: an elevator with multiple electricity sources, a manufac- turing plant, and a drinking water network. For each of these use-cases, a methodology to optimize power consumption peaks (sometimes through an electricity cost function) is given, as well as optimization algorithms. For the multisource elevator case, two coupled controllers are proposed: one at the strategic level solving a linear problem, the other one rule-based at the tactical level. For the manufacturing plant, the methodology we used to monitor, build energy models, and finally optimize is explained. Furthermore, three linear formulations are given, as well as a simple local search procedure and a naive constraint satisfaction formulation to handle the NP-hard scheduling problem. For the water network use-case, a quadratically constrained formulation is used to compare optimized pumping plans with the Business As Usual tactic. The methods proposed bring between 1.5% to 114% savings on the energy bill, depending on the context. Moreover, they allow electricity consumers to participate in the demand-response market. Finally, the knowledge extracted from our three use-cases is summarized, and guide- lines are given to optimize the electricity bill of any electricity consumer system.

La réutilisation est reconnue comme une démarche intéressante pour améliorer la qualité des produits et la productivité des projets logiciels. L'ingénierie des logiciels à base de composants (CBSE en anglais) et l'ingénierie des lignes de produits logiciels (SPLE en anglais) sont considérées parmi les plus importants paradigmes de réutilisation systématique. L'ingénierie à base de composants permet de développer de nouveaux systèmes logiciels par composition de briques préconstruites appelées composants. L'ingénierie des lignes de produits logiciels permet de dériver (construire) de nouveaux produits par simple sélection de leurs caractéristiques (feature en anglais). Cette dérivation est rendue possible grâce à la représentation et à la gestion de la variabilité et de la similarité des produits d'une même famille. Cependant, une des difficultés vers une large adoption de l'ingénierie des logiciels à base de composants et des lignes de produits est le coût à investir pour construire, à partir de rien, les composants et les artefacts de lignes de produits. Dans ce contexte, les travaux de cette thèse proposent de réduire ce coût par une démarche basée sur la rétro-ingénierie.La première contribution de cette thèse consiste à proposer une approche permettant d'identifier, par l'analyse d'un ensemble de variantes d'un produit logiciel orienté objet, les éléments du code source pouvant servir à l'implémentation de composants. Au contraire des approches existantes d'identification de composants basées sur l'analyse d'un seul produit, l'originalité de notre approche consiste en l'analyse de plusieurs variantes de produits en même temps. Notre objectif est l'amélioration de la réutilisabilité des composants extraits. L'évaluation expérimentale menée dans le cadre de cette thèse a montré la pertinence de cette démarche.La deuxième contribution consiste en la proposition d'une approche pour l'extraction d'une architecture à base de composants d'un ensemble de variantes d'un produit logiciel orienté objet. Il s'agit d'identifier la variabilité des composants architecturaux et la configuration architecturale. L'identification de la configuration architecturale est principalement basée sur l'utilisation de l'analyse formelle de concepts pour trouver les dépendances entre les éléments architecturaux. L'expérimentation conduite pour l'évaluation de l'approche proposée confirme la pertinence des éléments identifiés.La troisième contribution de cette thèse permet de restructurer les APIs orientées objet en composants. Nous exploitons la spécificité des classes des APIs d'être conçues pour être utilisées par des applications clientes pour identifier ces composants. Le code source de ces APIs et celui de leurs applications clientes sont analysés afin d'identifier des groupes de classes qui peuvent servir à l'implémentation de composants à extraire. L'identification de ces groupes de classes est basée sur l'analyse des liens structurels entre ces classes et sur la probabilité que ces classes soient utilisées ensemble par les applications clientes. Nous montrons à travers les résultats expérimentaux que la restructuration des API orientées objet en composants facilite la réutilisation et la compréhension des éléments de ces APIs. / It is widely recognized that software quality and productivity can be significantly improved by applying a systematic reuse approach. In this context, Component-Based Software Engineering (CBSE) and Software Product Line Engineering (SPLE) are considered as two important systematic reuse paradigms. CBSE aims at composing software systems based on pre-built software components and SPLE aims at building new products by managing commonalty and variability of a family of similar software. However, building components and SPL artifacts from scratch is a costly task. In this context, our dissertation proposes three contributions to reduce this cost.Firstly, we propose an approach that aims at mining reusable components from a set of similar object-oriented software product variants. The idea is to analyze the commonality and the variability of product variants, in order to identify pieces of code that may form reusable components. Our motivation behind the analysis of several existing product variants is that components mined from these variants are more reusable for the development of new software products than those mined from single ones. The experimental evaluation shows that the reusability of the components mined using our approach is better than those mined from single software.Secondly, we propose an approach that automatically recovers the component-based architecture of a set of object-oriented software product variants. Our contribution is twofold: the identification of the architectural component variability and the identification of the configuration variability. The configuration variability is based on the identification of dependencies between the architectural elements using formal concept analysis. The experimental evaluation shows that our approach is able to identify the architectural variability.Finally, we propose an approach that aims at restructuring object-oriented APIs as component-based ones. This approach exploits specificity of API entities by statically analyzing the source code of both APIs and their software clients to identify groups of API classes that are able to form components. Our assumption is based on the probability of classes to be reused together by API clients on the one hand, and on the structural dependencies between classes on the other hand. The experimental evaluation shows that structuring object-oriented APIs as component-based ones improves the reusability and the understandability of these APIs.

Simplifier notre interaction avec les entités informatiques interconnectées de notre environnement et faciliter l'exploitation des informations générées par celles-ci est l'objectif des environnements et applications ubiquitaires. Le comportement des applications ubiquitaires dépend de l'état et de la disponibilité des entités (logicielles ou dispositifs) qui compose l'environnement ubiquitaire dans lequel ils évoluent, ainsi que des préférences et localisation des utilisateurs. Développer et exécuter des applications ubiquitaires est un véritable défi que notre approche essaie de relever au travers de l'environnement d'exécution ApAM. Considérant que l'environnement d'exécution est imprévisible, nous partons du principe qu'une application ubiquitaire doit disposer d'une grande flexibilité dans le choix de ses composants et que cette composition doit être automatique. Nous proposons une description abstraite et implicite de la composition (où les composants et les liens entre eux ne sont pas décrits explicitement), ce qui permet de construire l'application incrémentalement pendant la phase d'exécution. La plate-forme d'exécution ApAM implémente ces mécanismes de composition incrémentale et s'en sert pour conférer aux applications ubiquitaires la capacité de « résister » et de s'adapter aux changements imprévisibles de l'environnement d'exécution. Cette propriété dite de résilience est au cœur de notre approche car elle permet aux programmeurs de développer « simplement » des applications « résilientes » sans avoir à décrire les diverses adaptations à réaliser, et même sans connaitre toutes les perturbations de l'environnement auquel elles seront soumises. Notre proposition offre le moyen de développer et d'exécuter des applications ayant un haut niveau de résilience vis-à-vis des évolutions de leur contexte d'exécution, grâce à des mécanismes automatiques capables de construire et de modifier à l'exécution l'architecture logicielle des applications ubiquitaire. Les mécanismes fournis sont génériques mais peuvent être étendus et spécialisés pour s'adapter plus finement à certaines applications ou à des domaines métiers spécifiques. / The goal of ubiquitous environments and applications is to simplify our interaction with interconnected software and hardware entities, and to allow the exploitation of the information that they gather and generate. The behavior of ubiquitous applications depends on the state and the availability of the software and hardware entities that compose the ubiquitous environment in which they are constantly evolving, as well as, the preferences and locations of users. Developing and executing ubiquitous applications is a difficult challenge that our approach attempts to address with the creation of the ApAM execution environment. Knowing that the execution environment is unpredictable, we believe that ubiquitous applications require a large amount of flexibility in choosing the components that compose the application, and that the composition should be automated. We propose an abstract and implicit description of the composition, where components and bindings are not explicitly described. This allows to incrementally building an application at runtime. The ApAM execution platform implements the mechanisms to achieve incremental composition and uses them to provide ubiquitous applications with the resilience and adaptability necessary to face unpredictable changes that originate in the execution environment. Resilience is a core property of our approach because it allows developers to easily build applications without the need to either describe nor predict the multiple adaptations required to support environmental disturbances which the applications will encounter. Our proposal offers the means of developing and executing applications with a high level of resilience in regards to their continuously evolving context. This is possible thanks to the mechanisms described in this dissertation that allow building and changing, at runtime, ubiquitous applications. These mechanisms are generic but can be extended or specialized in order to solve domain or application-specific issues.

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 – combinant 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 exprimant 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. / In recent years, the world has witnessed the rapid emergence of several novel technologies and computing environments, including cloud computing, ubiquitous computing and sensor networks. These environments have been rapidly capitalised upon for building new types of applications, and bringing added-value to users. At the same time, the resulting applications have been raising a number of new significant challenges, mainly related to system design, deployment and life-cycle management during runtime. Such challenges stem from the very nature of these novel environments, characterized by large scales, high distribution, resource heterogeneity and increased dynamism. The main objective of this thesis is to provide a generic, reusable and extensible self-management solution for these types of applications, in order to help alleviate this stringent problem. We are particularly interested in providing support for the runtime management of system architecture and life-cycle, focusing on applications that are component-based and that run in highly dynamic, distributed and large-scale environments. In order to achieve this goal, we propose a synergistic solution – the Cube framework – that combines techniques from several adjacent research domains, including self-organization, constraint satisfaction, self-adaptation and self-reflection based on architectural models. In this solution, a set of decentralised Autonomic Managers self-organize dynamically, in order to build and administer a target application, by following a shared description of administrative goals. This formal description, called Archetype, contains a graph-oriented specification of the application elements to manage and of various constraints associated with these elements. A prototype of the Cube framework has been implemented for the particular application domain of data-mediation. Experiments have been carried-out in the context of two national research projects: Self-XL and Medical. Obtained results indicate the viability of the proposed solution for creating, repairing and adapting component-based applications running in distributed volatile and evolving environments.

Les travaux présentés dans cette thèse concernent des problématiques d'architecture logicielle multi-domaines pour le développement d’applications distribuées. Ces applications sont caractérisées aujourd’hui comme des systèmes ouverts, complexes, hétérogènes et à large échelle. Les approches traditionnelles, telles que l’approche orienté objet, n’offrent plus un paradigme de conception suffisant pour appréhender la complexité de tels systèmes. Ces nouvelles tendances ont conduit à l’émergence d’approches de plus haut niveau telles que les approches orientées services, composants ou agents. Chacune de ces approches offrent des intérêts et des caractéristiques propres dans le développement d’applications distribuées. Les services offrent une abstraction et une interopérabilité à large échelle. Abstraction dans le sens où un service permet de spécifier un élément fonctionnel sans préciser comment cet élément est implémenté. Les composants sont une approche robuste basée sur la composition et la réutilisation d’éléments clairement définis par leurs interfaces. Les agents sont eux des éléments présentant un comportement dynamique dirigé par un but et des interactions de haut niveau avec les autres agents formant l’application, vue comme une organisation de services collaboratifs. D’un point de vue conceptuel, le service peut donc être perçu comme le modèle « métier » de l’application, alors que les composants et les agents constituent un modèle d’implémentation. L’étude de ces différents domaines et des modèles associés, a montré que les approches composants et agents sont complémentaires, les points forts d’une approche représentant les faiblesses de l’autre. Face à ce constat, il nous est paru intéressant d’intégrer ces deux approches, au sein d’une même démarche de conception. Cela permet, d’une part, qu’une approche puisse bénéficier des intérêts de l’autre et d’autre part, d’utiliser conjointement des agents et des composants dans la conception d'une même application. La démarche que nous avons adoptée consiste à considérer les services comme pivot d’interaction afin de rendre possible l’interopérabilité des agents et des composants. Pour supporter cette démarche, nous avons défini un processus de conception basé sur l’Ingénierie Des Modèles qui contient quatre modèles conceptuels (Domain Specific language) dont l’intérêt est de mettre l’accent sur les concepts de services et d’interaction. Nous avons ainsi défini un modèle de services, un modèle de composants et un modèle d’agents. Enfin, un modèle mixte appelé CASOM, Component Agent Service Oriented Model, permet de spécifier une application via une combinaison des trois domaines précédents. Ensuite, des règles de correspondances ont été définies entre les quatre modèles pour pouvoir par exemple transformer une spécification agents en une spécification composants ou mixte. L'implémentation de ces transformations a été réalisée en langage ATL (ATLAS Transformation Language). / The presented work considers problems related to multi-domain software architecture for the development of distributed applications. These applications are large-scaled, heterogeneous, open and complex software systems. Traditional approaches such as object-oriented are no longer sufficient to represent such complex systems. These trends lead to the emergence of higher-level approaches such as service-oriented, components or agents. Each one of these approaches offers interests and characteristics in the development of distributed applications. Services provide an abstraction and interoperability in a large scale. Abstraction is in the sense that a service can specify a functional element without specifying how this element is implemented. The components are a robust approach based on composition and reusability through their clearly defined interfaces. Agents are elements which are characterized by dynamic goal directed behaviours and high-level interactions with other agents forming the application, seen as an organization for collaborative services. From a conceptual point of view, the service can be seen as the “business” model of an application, while components and agents are the implementation models. The study of these different domains, with their related models, showed that the components and agents approaches are complementary; the strengths of one approach overcome the weaknesses of the other. Therefore, we are interested in the integration of these two approaches in a single design approach. This allows an approach to benefit from the interests of the other, on one hand and the use of agents and components jointly in the design of an application on the other hand. To reach our objective, we consider services as pivot of interaction between agents and components. The result of our analysis leads us to develop a design process based on Model-Driven Engineering which contains four conceptual models (Domain Specific Languages) with the main interest of focusing on the concepts of services and interaction. We then defined a service, component and agent models. Finally, a hybrid model called CASOM, Component Agent Service Oriented Model, was proposed that allows application specification via a combination of the three domains. Then, mapping rules have been defined between the four models in order to transform agents specification into components specification or mixed. The implementation of these transformations was done in ATL language (ATLAS Transformation Language).

Les logiciels adaptatifs sont une classe de logiciels qui peuvent modifier leur structure et comportement à l'exécution afin de s'adapter à des nouveaux contextes d'exécution. Le développement de logiciels adaptatifs a été un domaine de recherche très actif les dix dernières années. Plusieurs approches utilisent des techniques issues des lignes des produits afin de développer de tels logiciels. Ils proposent des outils, des frameworks, ou des langages pour construire des architectures logicielles adaptatives, mais ne guident pas les ingénieurs dans leur utilisation. De plus, ils supposent que tous les éléments spécifiés à la conception sont disponibles dans l'architecture pour l'adaptation, même s'ils ne seront jamais utilisés. Ces éléments inutiles peuvent être une cause de soucis lors du déploiement sur une cible dont l'espace mémoire est très contraint par exemple. Par ailleurs, le remplacement de composants à l'exécution reste une tâche complexe, elle doit assurer non seulement la validité de la nouvelle version, mais aussi préserver la terminaison correcte des transactions en cours. Pour faire face à ces problèmes, cette thèse propose un processus de développement de logiciels adaptatifs où les tâches, les rôles, et les artefacts associés sont explicites. En particulier, le processus vise la spécification d'informations nécessaires pour construire des architectures logicielles adaptatives. Le résultat d'un tel processus est une architecture logicielle adaptative qui contient seulement des éléments utiles pour l'adaptation. De plus, un mécanisme d'adaptation est proposé basé sur la gestion de transactions pour assurer une adaptation dynamique cohérente. Elle assure la terminaison correcte des transactions en cours. Nous proposons pour cela la notion de dépendance transactionnelle : dépendance entre des actions réalisées par des composants différents. Nous proposons la spécification de ces dépendances dans le modèle de variabilité, et de l'exploiter pour décider des fonctions de contrôle dans les composants de l'architecture, des fonctions qui assurent une adaptation cohérente à l'exécution. / Adaptive software is a class of software which is able to modify its own internal structure and hence its behavior at runtime in response to changes in its operating environment. Adaptive software development has been an emerging research area of software engineering in the last decade. Many existing approaches use techniques issued from software product lines (SPLs) to develop adaptive software architectures. They propose tools, frameworks or languages to build adaptive software architectures but do not guide developers on the process of using them. Moreover, they suppose that all elements in the SPL specified are available in the architecture for adaptation. Therefore, the adaptive software architecture may embed unnecessary elements (components that will never be used) thus limiting the possible deployment targets. On the other hand, the components replacement at runtime remains a complex task since it must ensure the validity of the new version, in addition to preserving the correct completion of ongoing activities. To cope with these issues, this thesis proposes an adaptive software development process where tasks, roles, and associate artifacts are explicit. The process aims at specifying the necessary information for building adaptive software architectures. The result of such process is an adaptive software architecture that only contains necessary elements for adaptation. On the other hand, an adaptation mechanism is proposed based on transactions management for ensuring consistent dynamic adaptation. Such adaptation must guarantee the system state and ensure the correct completion of ongoing transactions. In particular, transactional dependencies are specified at design time in the variability model. Then, based on such dependencies, components in the architecture include the necessary mechanisms to manage transactions at runtime consistently.

Avec l'augmentation du nombre de capteurs et d'actuateurs dans les avions et le développement de liaisons de données fiables entre les avions et le sol, il est devenu possible d'améliorer la sécurité et la fiabilité des systèmes à bord en appliquant des techniques d'analyse en temps réel. Cependant, étant donné la disponibilité limité des ressources de calcul embarquées et le coût élevé des liaisons de données, les solutions architecturelles actuelles ne peuvent pas exploiter pleinement toutes les ressources disponibles, limitant leur précision.Notre but est de proposer un algorithme distribué de prédiction de panne qui pourrait être exécuté à la fois à bord de l'avion et dans une station au sol tout en respectant un budget de communication. Dans cette approche, la station au sol disposerait de ressources de calcul rapides et de données historiques et l'avion disposerait de ressources de calcul limitées et des données de vol actuelles.Dans cette thèse, nous étudierons les spécificités des données aéronautiques et les méthodes déjà existantes pour produire des prédictions de pannes à partir de ces dernières et nous proposerons une solution au problème posé. Notre contribution sera détaillé en trois parties.Premièrement, nous étudierons le problème de prédiction d'événements rares créé par la haute fiabilité des systèmes aéronautiques. Beaucoup de méthodes d'apprentissage en classification reposent sur des jeux de données équilibrés. Plusieurs approches existent pour corriger le déséquilibre d'un jeu de donnée et nous étudierons leur efficacité sur des jeux de données extrêmement déséquilibrés.Deuxièmement, nous étudierons le problème d'analyse textuelle de journaux car de nombreux systèmes aéronautiques ne produisent pas d'étiquettes ou de valeurs numériques faciles à interpréter mais des messages de journaux textuels. Nous étudierons les méthodes existantes basées sur une approche statistique et sur l'apprentissage profond pour convertir des messages de journaux textuels en une forme utilisable en entrée d'algorithmes d'apprentissage pour classification. Nous proposerons notre propre méthode basée sur le traitement du langage naturel et montrerons comment ses performances dépassent celles des autres méthodes sur un jeu de donnée public standard.Enfin, nous offrirons une solution au problème posé en proposant un nouvel algorithme d'apprentissage distribué s'appuyant sur deux paradigmes d'apprentissage existant, l'apprentissage actif et l'apprentissage fédéré. Nous détaillerons notre algorithme, son implémentation et fournirons une comparaison de ses performances avec les méthodes existantes / With the rise of the number of sensors and actuators in an aircraft and the development of reliable data links from the aircraft to the ground, it becomes possible to improve aircraft security and maintainability by applying real-time analysis techniques. However, given the limited availability of on-board computing and the high cost of the data links, current architectural solutions cannot fully leverage all the available resources limiting their accuracy.Our goal is to provide a distributed algorithm for failure prediction that could be executed both on-board of the aircraft and on a ground station and that would produce on-board failure predictions in near real-time under a communication budget. In this approach, the ground station would hold fast computation resources and historical data and the aircraft would hold limited computational resources and current flight's data.In this thesis, we will study the specificities of aeronautical data and what methods already exist to produce failure prediction from them and propose a solution to the problem stated. Our contribution will be detailed in three main parts.First, we will study the problem of rare event prediction created by the high reliability of aeronautical systems. Many learning methods for classifiers rely on balanced datasets. Several approaches exist to correct a dataset imbalance and we will study their efficiency on extremely imbalanced datasets.Second, we study the problem of log parsing as many aeronautical systems do not produce easy to classify labels or numerical values but log messages in full text. We will study existing methods based on a statistical approach and on Deep Learning to convert full text log messages into a form usable as an input by learning algorithms for classifiers. We will then propose our own method based on Natural Language Processing and show how it outperforms the other approaches on a public benchmark.Last, we offer a solution to the stated problem by proposing a new distributed learning algorithm that relies on two existing learning paradigms Active Learning and Federated Learning. We detail our algorithm, its implementation and provide a comparison of its performance with existing methods

Depuis l'introduction au début des années 2000 du standard ARINC 661 (définissant les interfaces graphiques dans les cockpits), les avions modernes, tels que l'A380, l'A350 ou le B787, intègrent des systèmes interactifs permettant à l'équipage d'interagir avec des applications interactives. Ces applications sont affichées sur des écrans à travers l'utilisation d'un dispositif similaire à un clavier et une souris. Pour des raisons d'exigences de sûreté de fonctionnement, l'utilisation de ces systèmes est limitée, à l'heure actuelle, à la commande et au contrôle de fonctions avioniques non critiques. Cependant, l'utilisation de ces systèmes dans les cockpits d'avions civils apporte de nombreux avantages (tels qu'une amélioration de l'évolutivité du cockpit) qui amènent les industriels à chercher comment l'étendre à la commande et le contrôle de systèmes avioniques critiques. Dans cette optique, nous proposons une approche duale et homogène de prévention et de tolérance aux fautes pour concevoir et développer des systèmes interactifs tolérants aux fautes. Celle-ci repose, dans un premier temps, sur une approche à base de modèles permettant de décrire de manière complète et non ambiguë les composants logiciels des systèmes interactifs et de prévenir les fautes logicielles de développement. Dans un second temps, elle repose sur une approche de tolérance aux fautes naturelles et certaines fautes logicielles résiduelles en opération, grâce à la mise en œuvre d'une solution architecturale fondée sur le principe des composants autotestables. Les contributions de la thèse sont illustrées sur une étude de cas de taille industrielle : une application interactive inspirée du système de commande et contrôle de l'autopilote de l'A380. / Since the introduction of the ARINC 661 standard (that defines graphical interfaces in the cockpits) in the early 2000, modern aircrafts such as the A380, the A350 or the B787 possess interactive systems. The crew interacts, through physical devices similar to keyboard and mouse, with interactive applications displayed on screens. For dependability reasons, only non-critical avionics systems are managed using such interactive systems. However, their use brings several advantages (such as a better upgradability), leading aircraft manufacturers to generalize the use of such interactive systems to the management of critical avionics functions. To reach this goal, we propose a dual and homogeneous fault prevention and fault tolerance approach. Firstly, we propose a model-based approach to describe in a complete and unambiguous way interactive software components to prevent as much as possible development software faults. Secondly, we propose a fault tolerant approach to deal with operational natural faults and some residual software faults. This is achieved through the implementation of a fault tolerant architecture based on the principle of self-checking components. Our approach is illustrated on a real size case study: an interactive application based on the command and control system of the A380 autopilot.

Nous proposons de concevoir et de mettre en oeuvre un environnement logiciel pour une "gestion guidée par les modèles" des changements dans les architectures des applications distribuées coopératives. Les aspects adaptabilité des applications, les aspects transformations de graphe et les aspects particuliers des applications distribuées coopératives sont étudiés. Une approche d'adaptation s'appuyant sur une modélisation par les graphes et un style architectural de type Poducteur/Consommateur est présentée pour des applications communicantes collaboratives sensibles au contexte. Une démarche de raffinement est proposée permettant de garantir un certain degré d'adaptabilité en faisant un compromis entre les différents paramètres du contexte. Ces travaux de recherche ont aussi permis de définir un cadre algorithmique générique de reconfiguration architecturale multi-niveaux pour la sélection des architectures de déploiement les plus adaptées à un contexte et aux situations associées. Ce cadre a été appliqué au cas de la communication et de la coopération de groupe. Elle a aussi permis de modéliser le style architectural Producteur/Consommateur pour une communication orientée événement. Des règles d'adaptation ont été définies. Elles comportent une partie basée sur SWRL pour la description du contexte et des règles d'adaptation, et une partie basée sur les grammaires de graphes pour la transformation des configurations de déploiement / In this work, we study dynamic reconfiguration of collaborative communicating applications. Providing generic and scalable solutions for automated self-reconfiguration in group collaboration support systems can be driven by rule-based reconfiguration policies. To achieve this goal, we elaborate a dynamic graph-based modeling approach and we develop structural models that can represent the different interaction dependencies from different configuration-related point of views: communication flows between the distributed machines, the networked deployment nodes, and the service composition. Our solution is based on graph grammars rewriting. We provide graph transformation to specify rules for changing deployment architecture while being in conformance to an architectural style. In order to handle the complex design of communicating collaborative system architectures and the related adaptation issues, we propose a multi-layer modelling approach. This approach assures generic solutions for automatic context aware adaptation. Our approach is based on the observation that semantic data analysis that can be exploited to manage priorities and more generally to manage communications. This allows us to represent, in a richer way, the semantics of the managed systems

L'hétérogénéité et l'énergie sont deux considérations fondamentales pour les environnements informatiques ubiquitaires. Dans cette thèse, nous présentons notre approche pour gérer l'hétérogénéité et pour économiser l'énergie via des canevas de programmation intégrés. Pour gérer l'hétérogénéité, nous proposons une méthodologie et un support de programmation qui vise à faire communiquer les différentes entités de l’environnement ubiquitaire en utilisant le protocole SIP considéré alors comme un bus logique universel de communication. Nous avons intégré ce bus SIP dans le langage de description d’architecture DiaSpec développé par notre équipe Phoenix. Concernant la consommation d’énergie, nous proposons une méthodologie qui utilise les techniques d’offloading et de compression de données pour minimiser la consommation d'énergie des applications mobiles. Nous avons ainsi construit une stratégie d’aide à la conception au travers d’un outil qui permet de déterminer le meilleur mode d’exécution pour une tâche donnée que nous proposons d’intégrer dans le langage de description DiaSpec. / The topics of heterogeneity and energy are two fundamental considerations for pervasive computing environments. Inthis thesis, we describe our approach to manage heterogeneity and to handle energy concerns via a high-level programming framework.To manage heterogeneity, we describe a methodology and a programming support that use the SIP protocol as a universal communication bus in pervasive computing environments. Ourwork enables homogeneous communications between heterogeneous distributed entities. In doing so, we integrate the SIP communication bus into our programming framework. We rely on adeclarative language named DiaSpec to describe the architecture of pervasive applications. This description is passed to a generator for producing a Java programming framework dedicated to the application area. We leverage the generated framework with SIP adaptations to raise the abstraction level of SIP operations.We then present a classification of a wide variety of entities interms of features, capabilities and network connectors. Based on this classification, a methodology and a programming supportare described for connecting entities on the SIP communication bus. This work has been validated by applications using theSIP communication bus to coordinate widely varying entities,including serial-based sensors (RS232, 1-Wire), ZigBee devices,X10 devices, PDA, native SIP entities, and software components.Regarding the energy concerns, we describe a methodology that uses two strategies, namely computation offloading and data compression, to minimize energy cost of mobile applications.In doing so, we present an execution and transfer model for atask of a mobile application and define its five different stubs forthree program execution and data transfer modes. Based on this model and our two strategies, we construct a strategy scheme to determine the most efficient stub in terms of energy consumption.We then design the OffDeci tool, using this strategy scheme, toprovide energy feedback for the developer and to analyze thebalance between local and remote computing with consideration of data compression. Our experimental study demonstrates thefeasibility of the strategy scheme of our approach. Finally, weextend DiaSpec with declarations dedicated to manage energy concerns during the application design phase. We sketched the integration of this energy-handling declaration and OffDeci intoour high-level programming framework. This integration permitsto determine the best stub of a declared DiaSpec component interms of its energy cost.