[pt] A programação de produção em refinaria (scheduling) pode ser compreendida como uma sequência de decisões que buscam otimizar a alocação de recursos, o sequenciamento de atividades e a realização temporal dessas atividades, respeitando um conjunto de restrições de diferentes naturezas e visando o atendimento de múltiplos objetivos onde fatores como atendimento à demanda de produção e minimização de variações operacionais nos equipamentos coexistem na mesma função. Este trabalho propõe o uso da técnica de Programação Genética para automatizar a criação de programas que representem uma solução completa de programação de petróleo em uma refinaria dentro de um horizonte de tempo. Para a evolução destes programas foi desenvolvida uma linguagem específica para o domínio de problemas de scheduling de petróleo e aplicada de forma a representar as principais atividades do estudo de caso. Para tal, a primeira etapa consistiu da avaliação de alguns cenários de programação de produção de forma a selecionar as atividades que devessem ser representadas e como fazê-lo. No modelo proposto, o cromossomo quântico guarda a superposição de estados de todas as soluções possíveis e, através do processo evolutivo e observação dos genes quânticos, o cromossomo clássico é criado como uma sequencia linear de instruções a serem executadas. As instruções executadas representam o scheduling. A orientação deste processo é feita através de uma função de aptidão multiobjetivo que hierarquiza as avaliações sobre o tempo de operação das unidades de destilação, o prazo para descarregamento de navios, a utilização do duto que movimenta óleo entre terminal e refinaria, além de fatores como número de trocas de tanques e uso de tanques de injeção nas unidades de destilação. No desenvolvimento deste trabalho foi contemplado um estudo sobre o conjunto de parâmetros para o modelo desenvolvido com base em um dos cenários de programação selecionados. A partir desta definição, para avaliação do modelo proposto, foram executadas diversas rodadas para cinco cenários de programação de petróleo. Os resultados obtidos foram comparados com estudo desenvolvido usando algoritmos genéticos cujas atividades, no cromossomo, possuem representação por ordem. A programação genética apresentou percentual de soluções aceitas variando entre 25 por cento e 90 por cento dependendo da complexidade do cenário, sendo estes valores superiores ao obtido usando Algoritmos Genéticos em todos os cenários, com esforço computacional menor. / [en] Refinery scheduling can be understood as a sequence of decisions that targets the optimization of available resources, sequencing and execution of activities on proper timing; always respecting restrictions of different natures. The final result must achieve multiple objectives guaranteeing co-existence of different factors in the same function, such as production demand fullfillment and minimize operational variation. In this work it is proposed the use of the genetic programming technique to automate the building process of programs that represent a complete oil scheduling solution within a defined time horizon. For the evolution of those programs, it was developed a domain specific language to translate oil scheduling instructions that was applied to represent the most relevant activities for the proposed case studies. For that, purpose first step was to evaluate a few real scheduling scenarios to select which activities needed to be represented and how to do that. On the proposed model, each quantum chromosome represents the overlapping of all solutions and by the evolutionary process (and quantum gene measurement) the classic chromosome is created as a linear sequence of scheduling instructions to be executed. The orientation for this process is performed through a multi-object fitness function that prioritizes the evaluations according to: the operating time of the atmospheric distillation unities, the oil unloading time from the ships, the oil pipeline operation to transport oil to the refinery and other parameters like the number of charge tanks switchover and injection tank used for the distillation unities. The scope of this work also includes a study about tuning for the developed model based in one of the considered scenarios. From this set, an evaluation of other different scheduling scenarios was performed to test the model. The obtained results were then compared with a developed model that uses genetic algorithms with order representation for the activities. The proposed model showed between 25 percent - 90 percent of good solutions depending on the scenario complexity. Those results exhibit higher percentage of good solutions requiring less computational effort than the ones obtained with the genetic algorithms.

Dans cette thèse, nous nous sommes intéressés à l'ouverture des EIAH (EnvironnementsInformatiques pour l'Apprentissage Humain), pour répondre à leur faible déploiement dansles établissements de formation, en facilitant leur appropriation par des usagers. Notre travailde recherche s'inscrit dans le cadre du projet REDiM (Réingénierie des EIAH Dirigée par lesModèles) mené au LIUM (Laboratoire d'Informatique de l'Université du Maine), dont un desobjectifs est d'intégrer les enseignants dans le processus de conception des scénariospédagogiques d'un EIAH.Nous proposons une approche d'ingénierie et de réingénierie pour rendre un EIAH ouvertà la conception et à l'adaptation de ses scénarios pédagogiques par les enseignantsutilisateurs. Nous avons défini un processus de conception basé sur la modélisationde scénarios pédagogiques ouverts (SPO), qui permet l'instrumentation des enseignantspour les aider dans la conception continue (i.e. qui se poursuit dans l'usage) d'une activitéd'apprentissage. Nous faisons trois propositions scientifiques :- Un modèle de représentation des SPO, qui permet de les structurer en variantes enfonction des contextes d'exécution. Nous qualifions ce modèle de rationnel puisqu'il s'appuieprincipalement sur l'approche du Design Rationale que nous avons adaptée à notreproblématique.- Un processus itératif et incrémental d'ingénierie et de réingénierie qui guide lesenseignants pour concevoir et adapter des SPO conformes au modèle que nous avonsdéfini.- Une méthode dirigée par les modèles et spécifique au domaine métier pour instrumenterle processus d'ouverture des scénarios pédagogiques d'un EIAH existant. Cette méthoded'instrumentation, reposant sur l'IDM (Ingénierie Dirigée par les Modèles) et le DSM(Domain-Specific Modeling), implique les enseignants utilisateurs de l'EIAH, considérés icicomme des experts du domaine. Elle est structurée en plusieurs phases qui amènentprogressivement à définir, de façon spécifique à l'EIAH considéré, un langage d'expressiondes SPO (ADSGEML - Adaptive Domain-Specific Graphical Educational ModelingLanguage) et un éditeur associé permettant la conception et l'adaptation des SPO dansl'univers métier de l'EIAH.Afin d'évaluer et de raffiner nos propositions, nous les avons appliquées sur l'EIAH"Hop3x", préalablement conçu au LIUM dans le cadre d'un autre projet pour pratiquer laprogrammation orientée objet. Nous avons donc élaboré un ADSGEML et un environnementd'édition graphique pour permettre aux enseignants de concevoir et d'adapterdynamiquement des sessions ouvertes de Hop3x, à un niveau élevé d'abstraction.

Les langages dédiés de modélisation (DSMLs) sont de plus en plus utilisés dans les phases amont du développement des systèmes complexes, en particulier pour les systèmes critiques embarqués. L’objectif est de pouvoir raisonner très tôt dans le développement sur ces modèles et, notamment, de conduire des activités de vérification et validation (V and V). Une technique très utilisée est la vérification des modèles comportementaux par exploration exhaustive (model-checking) en utilisant une sémantique de traduction pour construire un modèle formel à partir des modèles métiers pour réutiliser les outils performants disponibles pour les modèles formels. Définir cette sémantique de traduction, exprimer les propriétés formelles à vérifier et analyser les résultats nécessite une expertise dans les méthodes formelles qui freine leur adoption et peut rebuter les concepteurs. Il est donc nécessaire de construire pour chaque DSML, une chaîne d’outils qui masque les aspects formels aux utilisateurs. L’objectif de cette thèse est de faciliter le développement de telles chaînes de vérification. Notre contribution inclut 1) l’expression des propriétés comportementales au niveau métier en s’appuyant sur TOCL (Temporal Object Constraint Language), une extension temporelle du langage OCL; 2) la transformation automatique de ces propriétés en propriétés formelles en réutilisant les éléments clés de la sémantique de traduction; 3) la remontée des résultats de vérification grâce à une transformation d’ordre supérieur et un langage de description de correspondance entre le domaine métier et le domaine formel et 4) le processus associé de mise en oeuvre. Notre approche a été validée par l’expérimentation sur un sous-ensemble du langage de modélisation de processus de développement SPEM, et sur le langage de commande d’automates programmables Ladder Diagram, ainsi que par l’intégration d’un langage formel intermédiaire (FIACRE) dans la chaîne outillée de vérification. Ce dernier point permet de réduire l’écart sémantique entre les DSMLs et les domaines formels. / Domain specific Modeling Languages (DSMLs) are increasingly used at the early phases in the development of complex systems, in particular, for safety critical systems. The goal is to be able to reason early in the development on these models and, in particular, to fulfill verification and validation activities (V and V). A widely used technique is the exhaustive behavioral model verification using model-checking by providing a translational semantics to build a formal model from DSML conforming models in order to reuse powerful tools available for this formal domain. Defining a translational semantics, expressing formal properties to be assessed and analysing such verification results require such an expertise in formal methods that it restricts their adoption and may discourage the designers. It is thus necessary to build for each DSML, a toolchain which hides formal aspects for DSML end-users. The goal of this thesis consists in easing the development of such verification toolchains. Our contribution includes 1) expressing behavioral properties in the DSML level by relying on TOCL (Temporal Object Constraint Language), a temporal extension of OCL; 2) An automated transformation of these properties on formal properties while reusing the key elements of the translational semantics; 3) the feedback of verification results thanks to a higher-order transformation and a language which defines mappings between DSML and formal levels; 4) the associated process implementation. Our approach was validated by the experimentation on a subset of the development process modeling language SPEM, and on Ladder Diagram language used to specify programmable logic controllers (PLCs), and by the integration of a formal intermediate language (FIACRE) in the verification toolchain. This last point allows to reduce the semantic gap between DSMLs and formal domains.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:05:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3725.pdf: 10739075 bytes, checksum: 66873da98206d03f71730ae408582888 (MD5) Previous issue date: 2011-05-30 / Financiadora de Estudos e Projetos / Web 2.0 allowed users more interactivity with Web applications. The so-called Rich Internet Applications (RIAs) have transposed the boundaries of simple interfaces built only in Hypertext Markup Language (HTML). Through the adoption of technologies that enable the creation of more advanced interfaces, RIAs resemble the appearance and behavior of desktop applications. On the other hand, the demand for software in Ubiquitous Computing, in which access to applications occurs anywhere, at any time and from different devices, has raised new challenges for Software Engineering. One of these challenges is related to the adaptation of the contents of an application to the numerous devices that can access it in distinct contexts. Given the diversity of devices, access networks, environments and possible contexts, providing applications that meet the peculiarities of each access device, while keeping a consistent appearance and behavior in view of the changes occurring in the surrounding environment, has become a difficult task for software engineers. In applications that use rich interfaces in Web 2.0 for improving the interactivity, this task becomes even more complex due to the need of preserving the interaction aspects that afford users a richer experience with the application. This task can be facilitated using a software process that guides developers in building a ubiquitous application, considering the different contexts involved in its execution. Faced with these challenges, this work proposes a software process, named Model Driven RichUbi, aiming at supporting the development of rich interfaces for ubiquitous applications that adapt themselves when viewed on different types of devices. Based on the Model Driven Development and Domain-Specific Modeling conceptions, in the process are defined activities and artifacts that help in modeling and partial code generation of rich interfaces for different platforms. Besides, dynamic content adapters that refine the produced interface versions are also employed in the process, so that the developed interfaces can adapt to the peculiarities of the access device identified from the interaction context at runtime. The computational support focused on the Rich Interfaces Domain employed in the process is advantageous since it can be reused to simplify the development of adaptive rich interfaces for ubiquitous applications of several fields, which contributes to effort reduction and productivity increasing. / A Web 2.0 permitiu aos usuários maior interatividade com as aplicações Web. As chamadas Aplicações de Internet Ricas (RIAs Rich Internet Applications) transpuseram os limites das interfaces simples construídas apenas em Hypertext Markup Language (HTML). Através da adoção de tecnologias que permitem a criação de interfaces mais avançadas, as RIAs assemelham-se à aparência e comportamento das aplicações desktop. Por outro lado, a demanda por software na Computação Ubíqua, onde o acesso às aplicações ocorre de qualquer lugar, a qualquer hora e a partir de diferentes dispositivos, fez surgir novos desafios para a Engenharia de Software. Um desses desafios está relacionado com a adaptação das aplicações acessadas por diferentes dispositivos em contextos distintos. Dada a diversidade de dispositivos, redes de acesso, ambientes e contextos possíveis, prover aplicações que satisfaçam as peculiaridades de cada dispositivo de acesso, ao mesmo tempo em que mantêm um comportamento e aparência coerentes face às mudanças que ocorrem no ambiente ao redor, tornou-se uma difícil tarefa para os engenheiros de software. Nas aplicações que utilizam de interfaces ricas na Web 2.0, para melhorar a interatividade, essa tarefa torna-se mais complexa devido à necessidade de preservar os aspectos de interação que proporcionam aos usuários uma rica experiência com a aplicação. Tal tarefa pode ser facilitada usando um processo de software que oriente o desenvolvedor na construção de uma aplicação ubíqua, considerando os diferentes contextos em que se executa a aplicação. Diante desses desafios e visando a dar suporte ao desenvolvimento de interfaces ricas de aplicações ubíquas que se adaptam quando visualizadas em diferentes dispositivos, neste trabalho é proposto o processo denominado Model Driven RichUbi. Com base nas concepções de Desenvolvimento Dirigido a Modelos e Modelagem Específica de Domínio, são definidos atividades e artefatos que orientam a modelagem e geração parcial de código das interfaces ricas para diferentes contextos. No Model Driven RichUbi, também são utilizados adaptadores dinâmicos de conteúdo que refinam as versões produzidas das interfaces para se adequarem às peculiaridades do dispositivo de acesso identificadas do contexto da interação em tempo de execução. O apoio computacional no Domínio de Interfaces Ricas empregado no processo tem a vantagem de poder ser reutilizado no desenvolvimento de interfaces ricas adaptativas em aplicações ubíquas de diferentes domínios, colaborando para a redução de esforços e aumento da produtividade.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:05:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3904.pdf: 4532803 bytes, checksum: c80f4984c56dad9f691df40c1f9c2758 (MD5) Previous issue date: 2011-10-03 / Universidade Federal de Sao Carlos / Due to the problems faced in Healthcare, this is heading towards a paradigm shift. This change suggests that the care is no longer focused exclusively on large hospitals and into the hands of specialized professionals. Thus, the goal is to distribute the Healthcare, making the patient play a key role in the process. Hence, the Pervasive Healthcare intends to provide the distribution of the model through the use of Information and Communication Technologies (ICT), enabling access to Healthcare anywhere and anytime. The creation of Pervasive Healthcare environments brings different challenges, which include the variety of devices to access information and the diversity of Hospital Information Systems (HIS) that may constitute such environment. In this context, the interoperability appears to be a fundamental requirement, since the information should be shared regardless of the existing heterogeneities. Aiming to provide this interoperability, different standards were set in order to facilitate the interaction between heterogeneous HISs. Some examples of these standards are the communication protocols developed by the Health Level Seven (HL7) committee, which are exclusive to the Healthcare domain. However, the standards set by the HL7 committee bring deficiencies to the clinical concepts representation and also has a relatively complex development process. An alternative to the knowledge representation in Healthcare is the use of archetypes, which are pieces of knowledge that show how to represent concepts or information of a given domain via computable expressions. Thus, this work presents an approach that integrates archetypes to HL7 v3 messages, for the communication of ubiquitous applications in Pervasive Healthcare. With the help of Model Driven Development, a process, which consists of activities designed to assist developers in adopting these standards, is defined. This approach makes use of modeling and partial code generation for simplifying and turning the development of the messages used in the environment more intuitive. The combination of these technologies enables an already established communication standard to improve its semantic quality, thus contributing to the achievement of the interoperability. / Devido aos problemas enfrentados no Cuidado de Saúde, este caminha para uma mudança de paradigma. Tal mudança propõe que o cuidado deixe de estar centrado exclusivamente nos grandes centros hospitalares e nas mãos de profissionais especializados. O objetivo então é tornar o Cuidado de Saúde distribuído, onde o próprio paciente desempenha um papel fundamental no processo. Nesse sentido, o Cuidado de Saúde Pervasivo visa habilitar esse modelo distribuído através do emprego de Tecnologias de Informação e Comunicação (TIC), permitindo o acesso ao Cuidado de Saúde de qualquer local e a qualquer momento. A construção de ambientes para o Cuidado de Saúde Pervasivo apresenta diferentes desafios, dentre os quais estão a diversidade de dispositivos de acesso às informações e a diversidade de Sistemas de Informação Hospitalar (SIH) que podem constituir tal ambiente. Nesse contexto, a interoperabilidade aparece como um requisito fundamental, já que as informações devem ser compartilhadas independentemente das heterogeneidades existentes. Visando prover essa interoperabilidade, diferentes padrões surgiram com o objetivo de facilitar a interação entre SIHs heterogêneos. Exemplos são os protocolos de comunicação desenvolvidos pelo comitê Health Level Seven (HL7), os quais são exclusivos do domínio Cuidado de Saúde. No entanto, os padrões desenvolvidos pelo comitê HL7 apresentam deficiências na representação dos conceitos clínicos, além de possuir um processo de desenvolvimento relativamente complexo. Uma alternativa para a representação do conhecimento no domínio Cuidado de Saúde é o uso de arquétipos, que são pedaços de conhecimento que indicam como representar conceitos ou informações de um dado domínio via expressões computáveis. Neste sentido, este trabalho apresenta uma abordagem, que integra arquétipos às mensagens HL7 v3, para a comunicação de aplicações ubíquas no Cuidado de Saúde Pervasivo. Com o auxílio do Desenvolvimento Dirigido a Modelos, é definido um processo composto por atividades que visam auxiliar os desenvolvedores na adoção desses padrões. Essa abordagem faz uso de modelagem e geração parcial de código para simplificar e tornar mais intuitivo o desenvolvimento das mensagens utilizadas no ambiente. A combinação dessas tecnologias permite que um padrão de comunicação já estabelecido tenha sua qualidade semântica aprimorada, contribuindo assim para o alcance da interoperabilidade. Devido aos problemas enfrentados no Cuidado de Saúde, este caminha para uma mudança de paradigma. Tal mudança propõe que o cuidado deixe de estar centrado exclusivamente nos grandes centros hospitalares e nas mãos de profissionais especializados. O objetivo então é tornar o Cuidado de Saúde distribuído, onde o próprio paciente desempenha um papel fundamental no processo. Nesse sentido, o Cuidado de Saúde Pervasivo visa habilitar esse modelo distribuído através do emprego de Tecnologias de Informação e Comunicação (TIC), permitindo o acesso ao Cuidado de Saúde de qualquer local e a qualquer momento. A construção de ambientes para o Cuidado de Saúde Pervasivo apresenta diferentes desafios, dentre os quais estão a diversidade de dispositivos de acesso às informações e a diversidade de Sistemas de Informação Hospitalar (SIH) que podem constituir tal ambiente. Nesse contexto, a interoperabilidade aparece como um requisito fundamental, já que as informações devem ser compartilhadas independentemente das heterogeneidades existentes. Visando prover essa interoperabilidade, diferentes padrões surgiram com o objetivo de facilitar a interação entre SIHs heterogêneos. Exemplos são os protocolos de comunicação desenvolvidos pelo comitê Health Level Seven (HL7), os quais são exclusivos do domínio Cuidado de Saúde. No entanto, os padrões desenvolvidos pelo comitê HL7 apresentam deficiências na representação dos conceitos clínicos, além de possuir um processo de desenvolvimento relativamente complexo. Uma alternativa para a representação do conhecimento no domínio Cuidado de Saúde é o uso de arquétipos, que são pedaços de conhecimento que indicam como representar conceitos ou informações de um dado domínio via expressões computáveis. Neste sentido, este trabalho apresenta uma abordagem, que integra arquétipos às mensagens HL7 v3, para a comunicação de aplicações ubíquas no Cuidado de Saúde Pervasivo. Com o auxílio do Desenvolvimento Dirigido a Modelos, é definido um processo composto por atividades que visam auxiliar os desenvolvedores na adoção desses padrões. Essa abordagem faz uso de modelagem e geração parcial de código para simplificar e tornar mais intuitivo o desenvolvimento das mensagens utilizadas no ambiente. A combinação dessas tecnologias permite que um padrão de comunicação já estabelecido tenha sua qualidade semântica aprimorada, contribuindo assim para o alcance da interoperabilidade.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:06:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4801.pdf: 4117819 bytes, checksum: b4df67024157ee1a2c79256315a97e7d (MD5) Previous issue date: 2012-11-13 / Universidade Federal de Sao Carlos / Software development techniques continually evolve in order to improve development and maintenance processes in addition to lower costs and higher quality. The goal of MDD is to reduce the semantic distance between a problem and its solution specification. Therefore MDD focuses on high-level abstraction modeling and successive model transformations, until finally, generate code. Studies assert that model-driven development can be significantly more efficient than traditional source code-driven software development and still reduce the possibility of occurrence of several problems during the software life-cycle. Likewise, Web engineering can also be benefited by MDD adoption, especially when supported by approaches that facilitate MDD use. Web development is usually agile with frequent releases, these approaches must be flexible to adapt to this context. However, generally, the approaches proposed by the academic community have complex processes which involve many different model definitions, programming languages, plug-ins and IDEs. These features contradict the practices adopted by Web developers. This paper presents the MWDA (Model-Driven Web Applications) approach that provides a simple process to support model-driven web development. This approach does not depend on tools, technologies or plug-ins and encourage combination with other forms of reuse and development processes. Furthermore, the Ruby- MDWA was developed with Ruby language and Ruby on Rails framework support, in order to create Web applications with MDWA assistance. This tool provides a set of textual models and defines M2M and M2C transformation tools, maintaining the requirements traceability since its specification to its construction and further maintenance. In order to show the use of the approach and tool, it was performed a real study case with a software company, from São Carlos SP, where a project management system was developed. In parallel, two experiments were conducted with undergraduate students in Computer Science and Computer Engineering and a Masters in Computer Science, to evaluate the gains and limitations of the Ruby-MDWA tool. / As técnicas de desenvolvimento de software evoluem continuamente com a finalidade de melhorar processos de construção e manutenção de software, além de obter ganhos em tempo, custo e qualidade. O objetivo do MDD é reduzir a distância semântica entre um problema e a especificação de sua solução. Para isso, MDD tem enfoque na modelagem de alto nível de abstração e em sucessivos refinamentos dos modelos construídos em artefatos mais detalhados, até enfim, gerar código. Há afirmações de que o desenvolvimento orientado a modelos pode ser significativamente mais eficiente que o desenvolvimento tradicional guiado por código fonte, além de reduzir a possibilidade de ocorrência de uma série de problemas durante o ciclo de vida do software. Da mesma forma, a engenharia de aplicações Web também pode ser beneficiada pela adoção de MDD, em especial com o apoio de abordagens que facilitem sua utilização. Como o desenvolvimento de aplicações Web comumente é ágil e com publicações freqüentes, essas abordagens devem ser flexíveis para que se adaptem a esse contexto. Entretanto, em geral, as abordagens propostas pela comunidade acadêmica apresentam processos complexos que envolvem diversos modelos, linguagens de programação, plug-ins e ambientes de programação. Essas características contrariam as práticas aprovadas pelos desenvolvedores Web. Esta dissertação apresenta a abordagem MDWA (Model-Driven Web Applications) que fornece um processo simples para desenvolvimento de software Web com apoio de MDD. A abordagem não depende de ferramentas, tecnologias ou plug-ins e estimula a combinação com outras formas de reuso e processos de desenvolvimento. Além disso, foi construída uma ferramenta, denominada Ruby-MDWA, baseada na linguagem Ruby e no framework Ruby on Rails destinada à criação de aplicações Web com auxílio da abordagem MDWA. Essa ferramenta fornece um conjunto de quatro modelos textuais e define transformadores M2M e M2C, que mantém a rastreabilidade de um requisito desde sua especificação até sua construção e posterior manutenção. Para mostrar o uso da abordagem e da ferramenta, foi realizado um estudo de caso real em conjunto com uma empresa de software de São Carlos SP, onde um sistema de gerenciamento de projetos foi desenvolvido. De forma paralela, foram conduzidos dois experimentos com alunos de graduação em Bacharelado em Ciência da Computação e Engenharia de Computação e mestrado em computação da UFSCar, visando avaliar os ganhos e as limitações da ferramenta Ruby-MDWA.

Avec la construction des robots de plus en plus complexes, la croissance des architectures logicielles robotiques et l’explosion de la diversité toujours plus grande des applications et misions des robots, la conception, le développement et l’intégration des entités logicielles des systèmes robotiques, constituent une problématique majeure de la communauté robotique. En effet, les architectures logicielles robotiques et les plateformes de développement logiciel pour la robotique sont nombreuses, et sont dépendantes du type de robot (robot de service, collaboratif, agricole, médical, etc.) et de son mode d'utilisation (en cage, d’extérieur, en milieu occupé, etc.). L’effort de maintenance de ces plateformes et leur coût de développement sont donc considérables.Les roboticiens se posent donc une question fondamentale : comment réduire les coûts de développement des systèmes logiciels robotiques, tout en augmentant leur qualité et en préservant la spécificité et l’indépendance de chaque système robotique? Cette question induit plusieurs autres : d’une part, comment décrire et encapsuler les diverses fonctions que doit assurer le robot, sous la forme d’un ensemble d’entités logicielles en interaction? Et d’autre part, comment conférer à ces entités logicielles, des propriétés de modularité, portabilité, réutilisabilité, interopérabilité, etc.?A notre avis, l’une des solutions les plus probables et prometteuses à cette question consiste à élever le niveau d’abstraction dans la définition des entités logicielles qui composent les systèmes robotiques. Pour ce faire, nous nous tournons vers l’ingénierie dirigée par les modèles, et plus particulièrement la conception des DSML (Domain Specific Modeling Language).Dans cette thèse, nous réalisons dans un premier temps, une étude comparative des langages de modélisation et de méthodes utilisés dans le développement des systèmes embarqués temps réel en général. L’objectif de ce premier travail étant de voir s’il en existe qui puissent permettre de répondre aux questions susmentionnées des roboticiens. Cette étude, non seulement nous montre que ces approches ne sont pas adaptées à la définition des architectures logicielles robotiques, mais elle aboutit surtout à unFramework, que nous proposons et qui aide à choisir la (les) méthode(s) et/ou le(s) langage(s) de modélisation le(s) plus adapté(s) aux besoins du concepteur. Par la suite, nous proposons un DSML baptisé RsaML (Robotic Software Architecture Modeling Language), pour la définition des architectures logicielles robotiques avec prise en compte de propriétés temps réel. Pour ce faire, un méta-modèle est proposé à partir des concepts que les roboticiens ont l’habitude d’utiliser pour la définition de leurs applications. Il constitue la syntaxe abstraite du langage. Les propriétés temps réel sont identifiées à leur tour et incluses dans les concepts concernés. Des règles sémantiques du domaine de la robotique sont ensuite définies sous forme de contraintes OCL, puis intégrées au méta-modèle, pour permettre que des vérifications de propriétés non fonctionnelles et temps réel soient effectuées sur les modèles construits. Le Framework de modélisation EMF d’Eclipse a été utilisé pour mettre en oeuvre un éditeur qui supporte le langage RsaML.La suite des travaux réalisés dans cette thèse a consisté à définir des transformations de modèles, puis à les utiliser pour implémenter des générateurs. Ces derniers permettent à partir d’un modèle RsaML construit, d’une part, de produire sa documentation et, d’autre part, de produire du code source en langage C. Ces contributions sont validées à travers un cas d’étude décrivant un scénario basé sur le robot Khepera III. / With the construction of increasingly complex robots, the growth of robotic software architectures and the explosion of ever greater diversity of applications and robots missions, the design, development and integration of software entities of robotic systems, constitute a major problem for the robotics community. Indeed, robotic software architectures and software development platforms for robotics are numerous, and are dependent on the type of robot (service robot, collaborative, agricultural, medical, etc.) and its usage mode (In cage, outdoor, environment with obstacles, etc.).The maintenance effort of these platforms and their development cost are therefore considerable.Roboticists are therefore asking themselves a fundamental question: how to reduce the development costs of robotic software systems, while increasing their quality and preserving the specificity and independence of each robotic system? This question induces several others: on the one hand, how to describe and encapsulate the various functions that the robot must provide, in the form of a set of interactive software entities? And on the other hand, how to give these software entities, properties of modularity, portability, reusability, interoperability etc.?In our opinion, one of the most likely and promising solutions to this question, is to raise the level of abstraction in defining the software entities that make up robotic systems. To do this, we turn to model-driven engineering, specifically the design of Domain Specific Modeling Language (DSML).In this thesis, we first realize a comparative study of modeling languages and methods used in the development of embedded real time systems in general. The objective of this first work is to see if there are some that can make it possible to answer the aforementioned questions of the roboticists. This study not only shows that these approaches are not adapted to the definition of robotic software architectures, but mainly results in a framework, which we propose and which helps to choose the method (s) and / or the modeling language (s) best suited to the needs of the designer. Subsequently, we propose a DSML called Robotic Software Architecture Modeling Language (RsaML), for the definition of robotic software architectures with real-time properties. To do this, a meta-model is proposed from the concepts that roboticists are used to in defining their applications. It constitutes the abstract syntax of the language. Real-time properties are identified and included in the relevant concepts. Semantic rules in the field of robotics are then defined as OCL constraints and then integrated into the meta-model, to allow non-functional and realtime property checks to be performed on the constructed models.Eclipse Modeling Framework has been used to implement an editor that supports the RsaML language. The rest of the work done in this thesis involved defining model transformations and then using them to implement generators. These generators make it possible from a RsaML model built, to produce its documentation and source code in C language. These contributions are validated through a case study describing a scenario based on the Khepera III robot.

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This master’s thesis explores ways to uncover and exploit vulnerabilities in Android applications by introducing a novel approach to security testing. The research question focuses on discovering an effective method for detecting vulnerabilities related to the context of an application. The study begins by reviewing recent papers on Android security flaws affecting application in order to guide our tool creation. Thus, we are able to introduce three Domain Specific Languages (DSLs) for Model-Based Security Testing (MBST): Context Definition Language (CDL), Context-Driven Modelling Language (CDML), and Vulnerability Pattern (VPat). These languages provide a fresh perspective on evaluating the security of Android apps by accounting for the dynamic context that is present on smartphones and can greatly impact user security. The result of this work is the development of VPatChecker[1], a tool that detects vulnerabilities and creates abstract exploits by integrating an application model, a context model, and a set of vulnerability patterns. This set of vulnerability patterns can be defined to represent a wide array of vulnerabilities, allowing the tool to be indefinitely updated with each new CVE. The tool was evaluated on the GHERA benchmark, showing that at least 38% (out of a total of 60) of the vulnerabilities in the benchmark can be modelled and detected. The research underscores the importance of considering context in Android security testing and presents a viable and extendable solution for identifying vulnerabilities through MBST and DSLs. / Detta examensarbete utforskar vägar för att hitta och utnyttja sårbarheter i Android-appar genom att introducera ett nytt sätt att utföra säkerhetstestning. Forskningsfrågan fokuserar på att upptäcka en effektiv metod för att detektera sårbarheter som kan härledas till kontexten för en app. Arbetet inleds med en översikt av nyliga forskningspublikationer om säkerhetsbrister som påverkar Android-appar, vilka vägleder utvecklingen av ett verktyg. Vi introducerar tre domänspecifika språk (DSL) för modellbaserad testning (MBST): CDL, CDML och VPat. Dessa språk ger ett nytt perspektiv på säkerheten för Android-appar genom att ta hänsyn till den dynamiska kontext som finns på smarta mobiltelefoner och som kan starkt påverka användarsäkerheten. Resultatet av arbetet är utveckling av VPatChecker[1], ett verktyg som upptäcker sårbarheter och skapar abstrakta sätt att utnyttja dem i en programmodell, en kontextmodell, och en mängd av sårbarhetsmönster. Denna sårbarhetsmönstermängd kan defineras så att den representerar ett brett spektrum av sårbarheter, vilket möjliggör för verktyger att uppdateras med varje ny CVE.Verktyget utvärderades på datamängden GHERA, vilket visade att 38% (av totalt 60) av alla sårbarheter kunde modelleras och upptäckas. Arbetet understryker vikten av att ta hänsyn till kontext i säkerhetstestning av Android-appar och presenterar en praktisk och utdragbar lösning för att hitta sårbarheter genom MBST and DSLs. / Ce mémoire de maîtrise explore les moyens de découvrir et d’exploiter les vulnérabilités des applications Android en introduisant une nouvelle approche des tests de sécurité. La question de recherche se concentre sur la découverte d’une méthode efficace pour détecter les vulnérabilités liées au contexte d’une application. L’étude commence par l’examen de documents récents sur les failles de sécurité des applications Android afin de guider la création de notre outil. Nous sommes ainsi en mesure d’introduire trois Langages dédié (DSL) pour des Tests de Sécurité Basés sur les Modèles (MBST) : Langage de Définition de Contexte (CDL), Langage de Modélisation Déterminée par le Contexte (CDML) et Motif de Vulnérabilité (VPat). Ces langages offrent une nouvelle perspective sur l’évaluation de la sécurité des applications Android en tenant compte du contexte dynamique présent sur les smartphones et qui peut avoir un impact important sur la sécurité de l’utilisateur. Le résultat de ce travail est le développement de VPatChecker[1], un outil qui détecte les vulnérabilités et crée des exploits abstraits en intégrant un modèle d’application, un modèle de contexte et un ensemble de modèles de vulnérabilité. Cet ensemble de modèles de vulnérabilité peut être défini pour représenter un large éventail de vulnérabilités, ce qui permet à l’outil d’être indéfiniment mis à jour avec chaque nouveau CVE. L’outil a été testé sur le benchmark GHERA[2] et montre qu’un total d’au moins 38% (sur un total de 60) des vulnérabilités peut être modélisé et détecté. La recherche souligne l’importance de prendre en compte le contexte dans les tests de sécurité Android et présente une solution viable et extensible pour identifier les vulnérabilités par le biais de MBST et DSLs.

This project explores how a Meta Attack Language based Domain Specific Language for web applications can be used to threat model web applications in order to evaluate and improve web application security. Organizations and individuals are targeted by cyberattacks every day where malicious actors could gain access to sensitive information. These malicious actors are also developing new and innovative ways to exploit the many different components of web applications. Web applications are becoming more and more complex and the increasingly complex architecture gives malicious actors more components to target with exploits. In order to develop a secure web application, developers have to know the ins and outs of web application components and web application security. The Meta Attack Language, a framework for developing domain specific languages, was recently developed and has been used to create languages for domains such as Amazon Web Services and smart cars but no language previously existed for web applications. This project presents a prototype web application language delimited to the first vulnerability in the top ten list provided by Open Worldwide Application Security Project (OWASP), which is broken access control, and tests it against the OWASP juice shop, which is an insecure web application developed by OWASP to test new tools. Based on the results it is concluded that the prototype can be used to model web application vulnerabilities but more work needs to be done in order for the language to work on any given web application and vulnerability. / Detta projekt utforskar hur ett Meta Attack Language baserat Domän Specifikt Språk för webbapplikationer kan användas för att hotmodellera samt undersöka och förbättra webbapplikationssäkerhet. Organisationer och individer utsätts dagligen för cyberattacker där en hackare kan få tillgång till känslig information. Dessa hackare utverklar nya och innovativa sätt att utnyttja dem många olika komponenterna som finns i webbapplikationer. Webbapplikationer blir mer och mer komplexa och denna ökande komplexa arkitekturen leder till att det finns mer mål för en hackare att utnyttja. För att utveckla en säker webbapplikation måste utvecklare veta allt som finns om webbapplikations komponenter och webbapplikations säkerhet. Meta Attack Language är ett ramverk för att utveckla nya språk för domäner som till exempel Amazon Web Services och smarta fordon men innan detta existerade inget språk för webbapplikationer. Detta projekt presenterar en webbapplikations språk prototyp som är avgränsad till den första sårbarheten i top tio listan av Open Worldwide Application Security Project (OWASP) vilket är broken access control, och testar den mot OWASP juice shop, vilket är en sårbar webapplikation som utveckalts av OWASP för att testa nya verktyg. Baserat på resultaten dras slutsatsen att prototypen kan användas för att modellera webbapplikations sårbarheter men att det behövs mer arbete för att språket ska fungera på vilken webbapplikation och sårbarhet som helst.