Cette thèse en informatique se situe dans le domaine des Environnements Informatiques pour l'Apprentissage Humain (EIAH), et plus particulièrement au sein du projet AGATE (an Approach for Genericity in Assistance To complEx tasks) qui vise à proposer des modèles génériques et des outils unifiés pour permettre la mise en place de systèmes d'assistance dans des applications existantes. Dans ce projet, l'éditeur d'assistance SEPIA permet aux concepteurs d'assistance de définir un système d'assistance épiphyte grâce à des règles respectant le langage aLDEAS. Ce système d'assistance peut ensuite être exécuté par le moteur d'assistance de SEPIA pour fournir de l'assistance aux utilisateurs finaux sur les applications-cibles diverses. Dans le contexte éducatif, des enseignants peuvent souhaiter mettre en place des systèmes d'assistance pour compléter les logiciels pédagogiques ou non-pédagogiques utilisés par les apprenants. Des ingénieurs pédagogiques endossent donc le rôle de concepteurs d'assistance, alors que les apprenants sont les utilisateurs finaux des applications assistées. Notre thèse traite la problématique suivante : « Comment mettre en place un système d'assistance épiphyte en contexte éducatif en adoptant une approche générique ? Nous avons abordé cette problématique de recherche en deux étapes : tout d'abord l'étude d'assistances existantes au sein d'applications utilisées en contexte éducatif, puis l'exploitation et l'enrichissement des modèles et outils du projet AGATE pour les adapter au contexte éducatif. Dans un premier temps, nous avons étudié des applications variées utilisées par des enseignants au sein de leurs cours, ainsi que des travaux existants qui proposent des systèmes d'assistance. Nous avons ainsi identifié les caractéristiques de l'assistance, et nous les avons classées selon qu'elles permettent de proposer de l'assistance technique (utilisation de l'application, prise en main) ou de l'assistance pédagogique (feedbacks pédagogiques, guidage pédagogique). Nous avons ajouté à cette classification les différents modes de déroulement d'une assistance dans le contexte éducatif. Dans un second temps, nous avons confronté les modèles et outils proposés précédemment dans le projet AGATE aux caractéristiques de l'assistance ainsi identifiées dans le contexte éducatif. Les limites des modèles et outils précédents nous ont amené à proposer deux contributions au langage aLDEAS et au système SEPIA pour les adapter au contexte éducatif. Cette nouvelle version de SEPIA adaptée au contexte éducatif est nommée SEPIA-edu. La première limite concernait la complexité de définition de systèmes d'assistance variés en termes de déroulement. Que ce soit dans un contexte éducatif ou non, il est important de pouvoir définir facilement et de manière explicite plusieurs modes d'articulation entre les différents éléments d'un système d'assistance. Nous avons donc proposé un modèle d'articulation entre les règles aLDEAS explicitant le déroulement d'une assistance et permettant de définir des systèmes d'assistance comprenant des éléments qui se déroulent de manière successive, interactive, simultanée, progressive, indépendante. Nous avons associé à ce modèle un processus d'application automatique des contraintes des modes d'articulation aux règles qui permet de générer et/ou modifier automatiquement les règles aLDEAS en faisant en sorte qu'elles soient toujours compatibles avec le moteur d'exécution d'assistance de SEPIA. Ce modèle et ce processus ont été implémentés dans SEPIA-edu. La seconde limite est propre au domaine éducatif. Elle concernait la complexité à définir un guidage pédagogique proposant un parcours entre différentes activités au sein d'une application existante. Nous avons tout d'abord proposé un modèle d'activité permettant de délimiter les activités au sein des applications... / This thesis in computer science take place in the ILE domain (Interactive Learning Environment) and was realized within the AGATE project (an Approach for Genericity in Assistance To complEx tasks) that aims at proposing generic models and unified tools to make possible the setup of assistance systems in various existing applications. In this project, an assistance editor allows assistance designers to define assistance systems and a generic assistance engine executes these assistance systems on the various target-applications without disturbing them to help final users. These assistance systems are defined by the assistance rules that respect the aLDEAS language. In the educational context, teachers can want to set up assistance system to complete the pedagogical or non-pedagogical software used by learners. Pedagogical engineers therefore have the role of assistance designers and learners are end-users of such assisted applications. Our PhD thesis address the following research question: “How to set up an epiphytic assistance system in the educational context by adopting a generic approach?” In order to answer this research question, we realized this thesis in two steps: first, the study of existing assistances within applications used in the educational context, then the exploitation and enrichment of models and tools of the AGATE project to adapt them to the educational context. In the first step, we studied the applications used by teachers in their courses as well as existing works proposing assistance system. We identified the characteristics of assistance, and classified them by the way they propose the technical assistance (use, handling of applications) and the pedagogical assistance (pedagogical feedback, pedagogical guidance) as well as different modes to sequence assistance elements in the educational context. In the second step, we confronted the models and tools proposed previously in the AGATE project to the characteristics of the assistance identified in educational context. The limitations of the previous models and tools led us to propose two contributions to the aLDEAS language and the SEPIA system in order to adapt them to the educational context. The first limitation relates to the complex definition of various assistance systems in terms of sequence of assistance elements. Whether in an educational context or not, it is important to be able to define easily and explicitly several modes of articulation between the different elements of an assistance system. We therefore proposed a model of articulation between aLDEAS rules in five modes: successive, interactive, simultaneous, progressive, independent. We associated this model with a process of automatic application of constraints of the articulation modes to the rules. This process makes it possible to automatically generate and / or modify the aLDEAS rules by making sure that they are always compatible with the execution of SEPIA assistance engine. This model and this process have been implemented in SEPIA-edu. The second limitation is specific to the educational context. It concerns the complex definition of a pedagogical guidance proposing different learning activities within an existing application. We first proposed an activity model to delimit activities within applications. Then, a pedagogical guidance model allows to define different types of pedagogical guidance (free, sequential, contextualized, temporal, personalized). A pedagogical guidance pattern was proposed to define a composed pedagogical guidance which can combine several types of pedagogical guidance. Finally, a process of the transformation of a pedagogical guidance into aLDEAS rules allows to automatically generate and modify aLDEAS rules. This model of activity, this pedagogical guidance pattern and this process have been implemented in SEPIA-edu

Cette thèse en informatique se situe plus particulièrement dans le domaine de l’ingénierie des connaissances. Elle concerne la mise en place a posteriori de systèmes d’assistance dans des applications existantes, en adoptant une démarche générique. Afin de permettre la mise en place de systèmes d’assistance dans des applications existantes sans avoir à les redévelopper ni à accéder à leur code source, nous avons choisi d’adopter une démarche entièrement épiphyte. Nous avons proposé un processus d’adjonction d’un système d’assistance à une application-cible de manière épiphyte. Il est constitué de deux phases : la spécification et l’exécution de l’assistance. La phase de spécification de l’assistance permet à un expert, le concepteur de l’assistance, de représenter ses connaissances relatives à l’application-cible et à l’assistance qu’il souhaite mettre en place dans celle-ci. La phase d’exécution de l’assistance exploite ces connaissances pour fournir aux utilisateurs finaux l’assistance souhaitée par le concepteur. Pour permettre d’une part la spécification de l’assistance par un concepteur potentiellement non-informaticien, et d’autre part l’exécution automatique de l’assistance spécifiée, nous avons proposé un langage pivot : aLDEAS. Ce langage graphique permet de définir des systèmes d’assistance très variés sous la forme d’un ensemble de règles. Nos propositions théoriques ont été mises en oeuvre de façon opérationnelle à travers le système SEPIA, constitué de différents outils. L’éditeur d’assistance de SEPIA est destiné aux concepteurs d’assistance et met en oeuvre la phase de spécification de l’assistance. Il fournit aux concepteurs d’assistance une interface pour manipuler les éléments du langage aLDEAS, afin de définir un système d’assistance sous la forme d’un ensemble de règles aLDEAS. Les systèmes d’assistance aLDEAS peuvent ensuite être exécutés par le moteur générique d’assistance qui met en oeuvre la phase d’exécution de l’assistance. Il permet de fournir l’assistance ainsi définie aux utilisateurs finaux des applications-cibles. Pour cela, le moteur d’assistance s’appuie sur différents outils épiphytes, pour surveiller et inspecter l’application-cible, ainsi que pour réaliser les actions d’assistance pour l’utilisateur final. Bien que mettant en oeuvre des modèles génériques, le système SEPIA permet de mettre en place de l’assistance finement contextualisée et adaptée aux spécificités, d’une part de l’application-cible, et d’autre part des utilisateurs finaux. / This thesis in computer science is situated more particulary in the field of knowledge engineering. It concerns the a posteriori setup of assistance systems in existing applications, while having a generic approach. In order to setup the setup of assistance systems in existing applications without a need to redevelop it or to access its source code, we choose to have a fully epiphytic approach. We proposed a adjunction process of an assistance system to a target-application with a epiphytic manner. It is constituted of two phases: the specification and the execution of the assistance. The assistance specification phase enables an expert, the assistance designer, to represent his knowledge relative to the target-application and to the assistance that he wishes to setup. The assistance execution phase uses this knowledge to provide the target-application end-users with the assistance wished by the designer. To make possible on the one hand the assistance specification by an assistance designer potentially non-computer scientist, and one the second hand the automatic execution of the specified assistance, we propose a pivot language: aLDEAS. This graphical language makes possible the definition of very varied assistance systems, with the shape of a set of rules. Our theoretical propositions have been implemented through the SEPIA system, constituted of different tools. The SEPIA assistance editor is aimed at assistance designers, and it implemented the assistance specification phase. It provided the assistance designers with an interface to handle aLDEAS elements in order to define assistance rules. These rules can then be executed by the SEPIA generic assistance engine, which implements the assistance execution phase. It provides the target-application end-users with the specified assistance. For this purpose, the assistance engine manages different epiphytic tools, in order to monitor and inspect the target-application, and to perform the assistance actions. The models implemented through the SEPIA system are generic, but it make possible the setup of assistance systems specifically suited on the one hand to their target-application, and on the second hand to the end-users.

Le système de santé français est confronté au défi d’augmentation permanente de la demande en soins, sous une forte pression financière. Dans la stratégie nationale de santé, une des grandes orientations est de développer une base de coopération impliquant l’ensemble des acteurs et de leur engagement. Ces enjeux demandent au génie hospitalier de rechercher une efficience dans une échelle encore plus globale, ce qui demande d’intégrer les problèmes locaux et leurs outils d’optimisation qui présentent en général un haut degré de fragmentation, afin de contribuer à l’amélioration globale du système. Dans ce contexte-là, initialisé par un projet de conception du système de soins en réseau avec ressource de production mutualisée, nous proposons à travers ce mémoire de thèse une méthode générique pour résoudre le problème d’optimisation multi-niveaux dans lequel les décisions interdépendantes doivent être prises à différents niveaux dans une structure hiérarchique, ou aux étapes successives. Les décisions faites sont souvent corrélées, surtout pour une topologie de décisions enchaînées en hiérarchique que nous définissons sous le terme de « sous-structure optimale feedback ». La résolution de ce type de problème doit s’adapter pour prendre en compte autant que possible les implications liées aux décisions corrélées. La méthode proposée est basée sur la méta-heuristique PSO, elle utilise une procédure récursive pour définir le transfert des paramètres des sous-problèmes descendant et des évaluations ascendant à travers de multiples espaces de recherche, en assurant la cohérence de la convergence du problème global. Les applications et les analyses ont montrées que la méthode est assez générique et capable de produire la performance et la qualité de résolution proche de celles de la littérature / French healthcare system confronts the challenges of permanent increase in demand for healthcare, under heavy financial pressure. In the national healthcare strategy, a key focus is to develop a cooperation framework involving all organizations and units. These challenges require healthcare engineering to find efficiency in a more global scale, which means to integrate local optimization problems and decision tools that have generally a high degree of fragmentation in order to contribute to the overall improvement of the system. In this thesis, initiated by a shared unit-dose drug distribution system design project, a generic method was developed to solve the multi-level optimization problem in which interdependent decisions are made at different levels in a hierarchical structure, or at successive stages. The decisions made are often correlated, particularly for decisions in hierarchical topologies that we define by the term "optimal substructure with feedback". The resolution of this problem must be adapted to take into account all implications for correlated decisions. The proposed method is based on the meta-heuristic PSO, it uses a recursive procedure to define the top-down transfer of parameters and the bottom-up feedback of fitness through multiple search spaces, and ensures the consistency of global problem convergence. Our applications and analyzes have shown that this method is generic and is able to provide similar resolution performance and quality compared to the literature references