Notre proposition consiste à présenter un modèle et une infrastructure d'exécution orienté composant pour le domaine des applications multi-tâches à contraintes temps réel souples et embarquées (nommé Tinap).<br /><br />Nous définissons un modèle de composant reposant sur plusieurs vues : une vue structurelle, placée au centre du cycle de conception, reposant initialement sur le modèle Fractal, une vue dynamique permettant au concepteur, dans une démarche descriptive, de personnaliser l'architecture métier pour définir les aspects de son applicatif liés à la concurrence, et enfin une vue implantation et une vue comportement fournissant respectivement une abstraction de l'implantation interne des composants et de leur comportement à l'égard de leur environnement. De plus, notre proposition est intégrée à un cadre méthodologique dirigé par les modèles.<br /><br />Nous avons également expérimenté le paradigme composant à différents niveaux d'abstraction : pour l'applicatif et pour celui de l'infrastructure d'exécution qui les implante. Enfin, au niveau du système d'exploitation fournissant les services élémentaires nécessaires. Cette démarche est motivée par la volonté d'exploiter notre modèle multi-vues canonique et de l'adapter en fonction des besoins de chaque niveau d'abstraction. Cette expérimentation est menée avec Think, une implantation en C des spécifications Fractal.<br /><br />Nous expérimentons Tinap par deux cas d'étude que nous avons prototypés. En premier lieu, pour concevoir une application d'analyse et de contrôle de flux multimédias par l'intermédiaire de disques vinyles. En second lieu pour expérimenter la mise en oeuvre du modèle d'exécution Accord (une méthodologie de conception pour applications temps-réel).

L'un des problèmes majeurs rencontrés par la robotique est celui du développement d'architectures logicielles de contrôle des robots. Ceci s'explique par la complexité sans cesse croissante de ces architectures, qui doivent intégrer toujours plus de fonctionnalités de divers niveaux d'abstraction (de planification, d'asservissement, de perception, de gestion des modes de fonctionnement, etc.) et qui nécessitent la prise en compte du caractère temps-réel du contrôle. Par ailleurs, les fonctionnalités s'appuyant, directement ou non, sur un ensemble d'éléments matériels embarqués sur le robot, une architecture doit pouvoir être adaptée en fonction de l'évolution technologique (nouveaux capteurs et actionneurs, remplacement d'éléments de la partie opérative, etc.). L'enjeu actuel est donc de définir et intégrer des fonctionnalités sous forme de briques logicielles réutilisables au sein d'architectures de contrôle évolutives, de manière à simplifier le développement. Après avoir fait un tour d'horizon des propositions actuelles, le manuel présente CoSARC, une méthodologie originale couvrant l'intégralité du processus de développement d'un contrôleur de robot. La méthodologie est basée sur un modèle d'architecture et sur un langage à composants. Inspré des propositions historiques d'architectures hybrides, le modèle d'architecture constitue la base du processus de développement. Il définit une organisation générique intégrant une vision hiérarchique du contrôle et il s'appuie sur des concepts abstraits indépendants de tout domaine d'application, tel que celui de ressource . La construction d'une architecture est réalisée en fonction du modèle et à l'aide des éléments d'un langage à composants. Ces éléments correspondent à différentes catégories de composants : composants de représentation dédiés à la description des connaissances sur le monde du robot, composants de contrôle dédiés à la description des activités du robot, composants connecteurs dédiés à la description des protocoles régissant les interactions entre composants de contrôle, composants de configuration dédiés à la description d'une architecture et de son déploiement. Un des aspects essentiels de certains de ces composants réside dans le fait que leur comportement est exprimé sous la forme d'un réseau de Petri à Objets. L'expressivité et la pertinence de la méthodologie sont démontrés sur un exemple traitant du développement d'un robot manipulateur mobile.

Cette thèse propose de généraliser l'utilisation de la transformation de programmes, pour la construction d'un lien efficace entre les parties fonctionnelle et non-fonctionnelle (ou technique) d'un système logiciel. Dans ce cadre, nous avons développé un système de transformation (Jabyce), avec pour objectifs la possibilité d'implanter tous les transformateurs de programmes possibles, leur encapsulation pour systématiser leur réutilisation, et la possibilité de les composer arbitrairement et efficacement. Pour cela, Jabyce a deux caractéristiques : les transformateurs sont conçus sous la forme de composants logiciels dans un modèle de composant général (Fractal), et les programmes transformés sont représentés par des séquences d'interactions au lieu de graphes d'objets (représentation classique). Une extension de la catégorisation classique des systèmes de transformation de programme nous permet une comparaison exhaustive de Jabyce aux autres systèmes existants, qui montre que, grâce à ses caractéristiques, Jabyce facilite significativement la conception de transformateurs complexes, et offre les mécanismes de composition de transformateurs les plus efficaces et les plus flexibles. Jabyce a été validé expérimentalement dans le cadre de la construction d'un environnement de persistance transparente d'objets Java, et celle d'une Machine Virtuelle Java modulaire basée sur la compilation statique. Un autre apport original de ce travail est l'introduction de la problématique du traitement des erreurs dans les systèmes de transformation de programmes, et la conception d'un système de traitement d'erreur adapté à Jabyce.

Concernant la partie logicielle des systèmes embarqués, on constate le besoin d'un modèle de la structuration du logiciel qui facilite le processus de développement, la capacité de faire évoluer le comportement du système lors de son exécution, afin de s'adapter aux changements de son environnement, et la prise en compte des limitations des ressources physiques des plates-formes d'exécution. L'utilisation de composants logiciels est une approche de conception qui, via l'abstraction des détails techniques, facilite la gestion de la complexité du logiciel. La question que nous nous posons est: comment les composants doivent être développés de façon à satisfaire les exigences liées aux fortes contraintes physiques et au besoin d'évolution du logiciel ? Pour y répondre, nous introduisons a notion de réification de composant. Une réification est une collection de données et de comportements qui encapsulent des aspects du composant à un moment précis de son cycle de vie. Nous proposons ensuite des techniques d'optimisation pour la génération du code "glue" qui assure l'interopérabilité des composants, afin de satisfaire les contraintes liées aux ressources limitées. Elles rendent possible la définition de niveaux d'optimisation pour chaque instance des entités du modèle à composants, ce qui nous permet de régler la performance du logiciel en fonction de ses besoins (extra) fonctionnels. Ensuite, nous définissons quatre profils d'évolution en fonction des caractéristiques d'évolution de chaque entité du modèle, et nous mettons en place des infrastructures d'évolution adaptées aux besoins d'évolution du système, couplées avec les exigences de performance du logiciel.

Le paradigme composant propose de construire un système à partir d'éléments faiblement couplés et pour la plupart déjà existants. Le taux de réutilisation ainsi atteint entraîne une diminution des délais et des coûts de développement. Pour faire face à la complexité croissante des applications, les entreprises sont de plus en plus obligées d'avoir recours à des composants commerciaux "sur étagère", fournis par des tierces personnes, et dont la nature même impose de repenser profondément le cycle de développement d'un logiciel. Il n'est plus possible de spécifier un besoin ou une architecture sans se demander s'il existe sur le marché un composant capable de satisfaire le premier ou de s'intégrer dans la seconde. Dans ce contexte, une activité voit son importance renforcée : la sélection de composants. Cette activité est sensible : une mauvaise définition des besoins associée à une mauvaise sélection des composants peut conduire à des catastrophes financières, voire même humaines dans certains cas. Elle est de plus trés coûteuse car elle impose le parcours de marchés comportant des milliers de composants, décrits avec des formats potentiellement tres différents. La sélection devient au final trés consommatrice en temps, au point de menacer les gains que conférait à l'origine ce type d'approche. La seule solution pour espérer maintenir ces gains est de disposer d'un mécanisme de sélection qui soit autant que possible automatisé. Dans cette thèse je propose un mécanisme qui permet de sélectionner, parmi une vaste bibliothèque de composants, le candidat qui répond le mieux à un besoin spécifique, aussi bien sur le plan fonctionnel que non-fonctionnel. L'originalité de cette approche est de permettre une sélection itérative en s'appuyant sur des niveaux de description des besoins de plus en plus détaillés. À cette fin, ce mécanisme intègre des résultats de travaux provenant de domaines variés tels que la recherche de composants, le sous-typage et les métriques de qualité, au sein d'un unique concept : le composant recherché.

De nos jours, le traitement de l'information par l'intermédiaire d'applications Web est largement adopté. Les avantages de ces applications ne sont plus, aujourd'hui, à démontrer et leur adoption massive par les entreprises ou par les administrations est un fait indéniable. Nous remarquons, par exemple, la forte émergence d'applications et de systèmes collaboratifs de gestion de contenus en ligne, de syndication, d'importation et d'exportation de données. En plus du développement de nouvelles applications Web, les entreprises doivent, maintenant, faire face aux demandes de transformations, ou de pseudo migration, des applications de type Desktops vers le mode Web. Ainsi, des milliers d'applications de différents domaines sont appelées à être déployées sur le Web. Ainsi, dans un futur proche, nous n'aurons plus besoin d'installer de logiciels sur nos ordinateurs ni même d'y stocker des fichiers. En effet, d'ores-et-déjà, tous ces services peuvent être rendus par le Web 2.0. Chaque application ou presque a son pendant en ligne, qu'il s'agisse de retoucher une image, de faire du montage vidéo, de convertir des fichiers, de créer des documents, etc. L'objectif de cette thèse, dans le cadre d'une collaboration entre Alkante (société spécialisée dans le conseil et l'ingénierie des technologies de l'information) et le Valoria, est d'offrir un cadre (outils et méthodes) pour faciliter, dans le paradigme composant, le développement et l'évolution d'applications Web. Mon premier travail a consisté à proposer un protocole de migration permettant un passage, en douceur, d'un processus de développement classique à un processus de développement à base de composants logiciels. Ce protocole a rendu possible la réutilisation de codes existants et a permis, aux développeurs, de se familiariser avec les concepts et les bases du développement à base de composants logiciels. Une fois cette migration effectuée, j'ai proposé une nouvelle approche pour la modélisation d'applications Web dans un contexte purement composant. Cependant, une autre question liée à la maintenance et aux coûts d'évolution se posait. Les applications Web sont particulièrement sujettes à de nombreuses évolutions, très régulières dans le temps. Afin de maîtriser l'évolution des applications développées et pour réduire les coûts de maintenance, j'ai utilisé une solution appelée contrats d'évolution.

La définition d'éléments pouvant contribuer à améliorer le développement et la maintenance des logiciels est l'objectif des travaux de recherche menés en Génie Logiciel. Mon domaine de recherche porte depuis 2003 sur la définition et l'usage de langages « supports » (c'est-à-dire complétant les langages de développement) ; ceci dans le but de faciliter et d'améliorer le développement et la maintenance des applications logicielles conçues à l'aide de composants. Mes travaux se trouvent au carrefour de plusieurs disciplines du Génie Logiciel : le développement orienté composant, les architectures des logiciels, la maintenance et l'évolution, la qualité et l'ingénierie dirigée par les modèles. Ce document constitue une synthèse de mes activités de recherche menées au cours des sept dernières années au sein de l'équipe SE du laboratoire VALORIA et de l'équipe-projet INRIA TRISKELL. Il commence par donner une vision assez personnelle des courants qui animent le Génie Logiciel et dresse un aperçu de l'état actuel de cette discipline. Puis il introduit les quelques notions dont la maîtrise est nécessaire pour évoluer dans les domaines dans lesquels se sont déroulées mes activités. Il retrace ensuite mon parcours thématique au cœur de ces disciplines et détaille mes travaux sur le contrôle de l'évolution des architectures, la sélection de composants et la documentation et l'exécution des bonnes pratiques de modélisation.

L'informatique ambiante engage de nombreux dispositifs variés intégrés aux objets de la vie de tous les jours. Ces dispositifs peuvent collaborer pour faire émerger dynamiquement de nouvelles applications. Les applications logicielles s'adaptent alors en fonction des dispositifs disponibles dans l'infrastructure de dispositifs. L'objectif de cette thèse est de proposer une approche originale pour le développement d'applications logicielles en informatique ambiante. Ces dernières sont adaptables dynamiquement à un ensemble de dispositifs ambiants non nécessairement connus à l'avance. Pour cela, nous définissons la notion d'aspect d'assemblage permettant de reconfigurer de manière indépendante, dynamique et structurelle des applications définies à partir de composants logiciels. Les interférences possibles entre aspects d'assemblage sont alors résolues par des règles de fusion spécifiées dans un formalisme logique. Une application s'auto-adapte alors par tissage des aspects d'assemblage applicables et pré-sélectionnés. Ces travaux ont permis la réalisation d'une extension de la plate-forme logicielle WComp et la mise en oeuvre de plusieurs prototypes d'expérimentation en informatique ambiante, notamment dans le domaine du bâtiment intelligent.

Thèse doctorat : Informatique : Lille 1 : 2003. / N° d'ordre (Lille 1) : 3393. Résumé en français et en anglais. Bibliogr. p. 129-135.

Reproduction de : Habilitation à driger des recherches : Sciences mathématiques. Informatique : Lille 1 : 2005. / N° d'ordre (Lille 1) : 476. Titre provenant de la page de titre du document numérisé. Bibliogr. p. 99-107. Liste des publications.