Cette thèse aborde les formalismes pour la modélisation multi-physique en support au cycle en V de conception. Ce travail a été réalisé dans le cadre du projet ANR-MoCoSyMec, selon la méthodologie du prototypage virtuel fonctionnel (PVF) et illustré sur des systèmes électromagnétiques. Nous nous sommes principalement intéressés au langage VHDL-AMS, en tant que support aux différents niveaux de modélisation apparaissant dans le cycle en V de conception. Cela nous a conduits à traiter la portabilité et l'interopérabilité en VHDL-AMS de diverses méthodes et outils de modélisation. Nous avons proposé et validé, via le formalisme des composants logiciels ICAr, des solutions aux limites de l'utilisation de VHDL-AMS pour modéliser certains phénomènes physiques reposants sur des calculs numériques. Nous avons étendu la norme ICAr pour supporter des modèles dynamiques décrits par des équations différentielles algébriques (DAE) ; et pour des besoins de co-simulation, nous pouvons également y associer un solveur. Ces développements sont désormais capitalisés dans le framework CADES. Enfin, nous avons proposé une architecture pour le portage de modèles d'un formalisme à un autre. Elle a été définie et mise en oeuvre plus particulièrement pour des modèles magnétiques réluctants (Reluctool) et des MEMS magnétiques (MacMMems) vers le VHDL-AMS. Ces formalismes et méthodologies sont mis en oeuvre autour du PVF d'un contacteur électromagnétique.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Informatique : Lille 1 : 2006. / N° d'ordre (Lille 1) : 3904. Titre provenant de la page de titre du document numérisé. Bibliogr. p. 113-119.

Les contextes toujours plus variés et dynamiques dans lesquels les logiciels actuels s'exécutent leurs imposent de s'adapter de façon autonome à ces changements. L'objectif de cette thèse est de faciliter le développement de telles applications adaptatives, en considérant l'adaptation comme un aspect qui doit être développé séparément du reste de l'application a fin de pouvoir y être intégré et modifié dynamiquement. Pour cela nous proposons Safran, une extension du modèle de composants Fractal permettant d'associer dynamiquement des politiques d'adaptation aux composants d'une application. Ces politiques sont programmées dans un langage dédié sous la forme de règles réactives. Leur exécution repose d'une part sur WildCAT, un système permettant de détecter les évolutions du contexte d'exécution (quand adapter ?), et d'autre part sur FScript, un langage dédié pour la reconfiguration dynamique consistante de composants Fractal (comment adapter ?).

Dans cette thèse, nous explorons les diverses contributions que les systèmes multi-agents (SMA) et les architectures à base de composants (CBSA) peuvent mutuellement et complémentairement s'apporter l'un à l'autre. Dans un premier temps, nous définissons, illustrons, analysons et discutons une méthodologie du développement des SMA, un modèle de composants (SpeAD), un langage de description d'architecture (SpeADL) et une méthode de conception (SpEArAF) qui facilitent et guident la description et l'implémentation des SMA. Cette réponse complète au développement des SMA est assistée par un outil (MAY) et a été appliquée à un grand nombre d'applications. Dans un second temps, nous explorons à travers divers expériences l'aide que peuvent apporter les SMA auto-adaptatif aux CBSA. Les agents et leur réorganisation continuelle jouent à la fois le rôle de moteur de la construction et de l'adaptation dynamique de l'architecture, mais aussi du conteneur qui connecte ses éléments en pratique.

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.

Cette thèse a pour objectif de proposer une approche formelle basée sur les automates d’interface pour spécifier les contrats des composants réutilisables et vérifier leur interopérabilité fonctionnelle. Cette interopérabilité se traduit par la vérification des trois niveaux : signature, sémantique, et protocole. Le formalisme des automates d’interface est basé sur une approche « optimiste» qui prend en compte les contraintes de l’environnement. Cette approche considère que deux composants sont compatibles s’il existe un environnement convenable avec lequel ils peuvent interagir correctement. Dans un premier temps, nous proposons une approche préliminaire qui intègre la sémantique des paramètres des actions dans la vérification de la compatibilité et de la substitution des composants spécifiés par des automates d’interface. Dans un second temps, nous nous somme intéressés à adapter les composants réutilisables dont les contrats sont décrits par des automates d’interface enrichis par la sémantique des actions. En ce sens, nous avons proposé un algorithme qui permet de générer automatiquement la spécification d’un adaptateur de deux composants lorsque celui-ci existe. Dans un troisième temps, nous avons augmenté le pouvoir d’expression de notre approche proposée pour vérifier l’interopérabilité et les propriétés de sûreté des composants qui communiquent par des variables définies au niveau de leurs contrats d’interface. En particulier, nous étudions la préservation des invariants par composition et par raffinement. / The aim of this thesis is to propose a formal approach based on interface automata to specify the contracts of reusable components and to verify their functional interoperability. The functional interoperability is checked at three levels : signature, semantics, and protocol. Interface automata are based on an « optimistic » approach that takes into account the environment constraints. This approach considers that two components are compatible if there is a suitable environment with which they can interact properly. First, we propose an approach allowing the integration of the semantics of the action parameters in interface automata in order to strengthen the compatibility and substitution check between components. Second, we were interested in adapting reusable components whose contracts are described by interface automata enriched by the action semantics. In this context, we propose an algorithm of automatic generation of an adaptor of two mismatched components if possible. Third, we have increased the expressive power of our proposed approach to verify the interoperability and the safety properties of components that communicate by interface variables defined at the level of their contracts. In particular, we study the preservation of invariants by composition and refinement.

Cette thèse aborde les formalismes pour la modélisation multi-physique en support au cycle en V deconception. Ce travail a été réalisé dans le cadre du projet ANR-MoCoSyMec, selon la méthodologie duprototypage virtuel fonctionnel (PVF) et illustré sur des systèmes électromagnétiques.Nous nous sommes principalement intéressés au langage VHDL-AMS, en tant que support aux différentsniveaux de modélisation apparaissant dans le cycle en V de conception. Cela nous a conduits à traiter laportabilité et l'interopérabilité en VHDL-AMS de diverses méthodes et outils de modélisation. Nous avonsproposé et validé, via le formalisme des composants logiciels ICAr, des solutions aux limites de l'utilisation deVHDL-AMS pour modéliser certains phénomènes physiques reposants sur des calculs numériques.Nous avons étendu la norme ICAr pour supporter des modèles dynamiques décrits par des équationsdifférentielles algébriques (DAE) ; et pour des besoins de co-simulation, nous pouvons également y associer unsolveur. Ces développements sont désormais capitalisés dans le framework CADES.Enfin, nous avons proposé une architecture pour le portage de modèles d'un formalisme à un autre. Elle a étédéfinie et mise en oeuvre plus particulièrement pour des modèles magnétiques réluctants (Reluctool) et desMEMS magnétiques (MacMMems) vers le VHDL-AMS.Ces formalismes et méthodologies sont mis en oeuvre autour du PVF d'un contacteur électromagnétique.

La reconnaissance d'émotions est un domaine jeune mais dont la maturité grandissante implique de nouveaux besoins en termes de modélisation et d'intégration dans des modèles existants. Ce travail de thèse expose un modèle conceptuel pour la conception d'applications interactives sensibles aux émotions de l'utilisateur. Notre approche se fonde sur les résultats conceptuels issus de l'interaction multimodale: nous redéfinissons les concepts de modalité et de multimodalité dans le cadre de la reconnaissance passive d'émotions. Nous décrivons ensuite un modèle conceptuel à base de composants logiciels s'appuyant sur cette redéfinition: la branche émotion, facilitant la conception, le développement et le maintien d'applications reconnaissant l'émotion de l'utilisateur. Une application multimodale de reconnaissance d'émotions par la gestuelle a été développée selon le modèle de la branche émotion et intégrée dans un système d'augmentation de spectacle de ballet sensible aux émotions d'un danseur. / Computer-based emotion recognition is a growing field which develops new needs in terms of software modeling and integration of existing models. This thesis describes a conceptual framework for designing emotionally-aware interactive software. Our approach is based upon conceptual results from the field of multimodal interaction: we redefine the concepts of modality and multimodality within the frame of passive emotion recognition. We then describe a component-based conceptual model relying on this redefinition. The emotion branch facilitates the design, development and maintenance of emotionally-aware systems. A multimodal, interactive, gesture-based emotion recognition software based on the emotion branch was developed. This system was integrated within an augmented reality system to augment a ballet dance show according to the dancer's expressed emotions.

Cette thèse s'inscrit dans le domaine de l'interaction homme-machine (IHM) et s'intéresse à l'adaptation dynamique des systèmes interactifs dans le cadre de l'informatique ubiquitaire. Dans ce cadre, les interfaces utilisateurs doivent devenir plastiques, c'est-à-dire être capables de s'adapter ou d'être adaptées au contexte de l'interaction tout en préservant leur utilisabilité. L'objectif de cette thèse est de comprendre la problématique de la plasticité des IHM à l'exécution et de la traiter sous l'angle du génie logiciel. L'étude de cette problématique montre qu'un système interactif plastique est un logiciel réparti, reconfigurable dynamiquement et constitué d'entités logicielles hétérogènes. Or, aucune proposition de l'état de l'art des systèmes interactifs plastiques ne couvre totalement l'espace problème de la plasticité à l'exécution. De même, aucune solution du génie logiciel pour la construction de logiciels répartis reconfigurables dynamiquement ne prend en compte les spécificités des IHM plastiques. Cette thèse propose une décomposition logicielle de référence qui identifie l'ensemble des fonctions nécessaires à la plasticité des systèmes interactifs, ainsi qu'Ethylene, un modèle à composants dynamiques issu d'une combinaison des approches à composants et à services. Ethylene est conçu pour répondre aux spécificités de l'IHM, et permet de constituer dynamiquement des assemblages reconfigurables de composants IHM de nature hétérogène. Enfin, un langage XML et un cadre de développement incarnent le modèle Ethylene sur un plan technique.

Ces travaux de thèse définissent un environnement de développement ouvert et extensible pour la conception de logiciels à base de composants. L'environnement se présente comme une chaîne de compilation d'architectures logicielles, acceptant des architectures écrites dans des langages différents et fournissant des fonctionnalités comme la génération de code ou le déploiement. L'extensibilité de l'outil est assurée par une architecture à base de composants implantant des patrons de programmation extensibles et supportant un mécanisme de plug-in pour intégrer des extensions de tierces parties. L'utilisation de l'outil est illustrée au travers deux cadres applicatifs ayant pour trame les systèmes sur puces. La première illustre le développement de systèmes d'exploitation pour ceux-ci. La deuxième illustre la définition d'un nouveau langage facilitant l'expression de la synchronisation au sein d'applications de traitement de flux multimédia réparties.