Pour s'assurer que les personnes âgées soient en sécurité au domicile, le projet INOVUS s'intéresse aux risques liés à l'utilisation de la cuisinière. Dans le cadre de ce projet, les travaux de M.Sc. présentés dans ce mémoire se concentrent sur la perspective logicielle de la détection et de la prévention des risques physiques pour la personne, lors de la réalisation de tâches utilisant la cuisinière. Dans un premier temps, une revue des risques à domicile recensés dans la littérature a permis de définir la couverture nécessaire à une telle solution. Certaines situations dangereuses ont ensuite été sélectionnées pour définir un modèle de solution satisfaisant. Le développement d'une solution de sécurité pour la personne entraîne des contraintes de fiabilité de très haut niveau pour la technologie produite.Pour répondre à ce besoin, la proposition de ces travaux de M.Sc. est l'utilisation de spécifications formelles. Ces outils permettent d'obtenir un plus haut degré de fiabilité de logiciels. En se basant sur ces outils, un modèle de solution a été élaboré pour le projet INOVUS, et ce à l'aide du vérificateur de modèle ALLOY. Enfin, une implémentation en Java de ce prototype a été réalisée afin d'évaluer les résultats de détection des situations dangereuses. Ce prototype permet alors à la fois de valider l'approche de développement choisie, ainsi que d'établir une preuve de concept d'une telle solution de sécurité.

L'informatique pervasive (ou ubiquitaire) est un support pour des environnements contenant de nombreux objets (ou dispositifs) disséminés, équipés d'électronique et interconnectés. Ces dispositifs fournissent un accès distant à une multitude de fonctionnalités qui nous aident dans notre vie quotidienne. Les Architectures Orientées Services sont adaptées à la conception de logiciels pervasifs. En e ffet, chaque dispositif fournit son propre ensemble de fonctionnalités sous la forme de services. Ainsi, en l'absence de mécanisme complémentaire, les utilisateurs se trouvent limités à utiliser les services isolément alors que leurs besoins correspondent à des scénarios qui impliquent une composition de multiples services o erts par plusieurs appareils. Dans cette thèse, nous défendons qu'un système pervasif doit : d'une part, permettre aux utilisateurs d'exprimer facilement leurs besoins en créant des scénarios et d'autre part, proposer à ses utilisateurs une représentation et des moyens de gestion de leur contexte afin qu'ils puissent tirer le meilleur parti de leur environnement et de ses changements. De plus, la présence de plusieurs utilisateurs implique la nécessité de collaborer. Par ailleurs, l'exécution de scénarios doit être résiliente aux changements environnementaux et aux actions des utilisateurs. Elle doit ainsi s'adapter dynamiquement et, si possible, tirer profit du contexte et des changements de l'environnement. Notre contribution, nommée SaS (Scenarios as Services), répond à ces objectifs. Elle propose une approche interopérable capable de s'adapter à l'environnement. Elle fournit une représentation persistante et personnalisable du contexte et inclut un langage de description de scénarios destiné aux utilisateurs. Ces scénarios sont facilement contrôlables, personnalisables et réutilisables. Elle planifie l'exécution pas à pas des scénarios, afin de s'adapter aux changements de l'environnement et de bénéficier des avantages de la mobilité des utilisateurs (exécution d'un scénario, dans la durée, sur plusieurs lieux). Enfin, elle inclut le partage de scénarios qui permet aux utilisateurs de collaborer. Un prototype de SaS, basé sur des normes industrielles (telle qu'OSGi), prouve la faisabilité de notre contribution et nous permet de l'évaluer sur un cas d'étude simple.

L'émergence des nouveaux types d'environnements informatiques amplifie le besoin pour des systèmes logiciels d'être capables d'évoluer dynamiquement. Cependant, ces systèmes rendent très difficile le déploiement de logiciels en utilisant des processus humains. Il y a donc un besoin croissant d'outils d'automatisation qui permettent de déployer et reconfigurer des systèmes logiciels sans en interrompre l'exécution. Le processus de déploiement continu et automatisé permet de mettre à jour ou d'adapter un logiciel en exécution en fonction des changements contextuels et des exigences opérationnelles. Les solutions existantes ne permettent pas des déploiements reproductibles et tolérant aux pannes dans des environnements fluctuants, et donc requérant une adaptation continue. Cette thèse se concentre en particulier sur des solutions de déploiement continu pour les plates-formes d'exécution dynamiques, tels que celle utilisé dans les environnements ubiquitaires. Elle adopte une approche basée sur un processus transactionnel et idempotent pour coordonner les actions de déploiement. La thèse propose, également, un ensemble d'outils, y compris un gestionnaire de déploiement capable de mener des déploiements discret, mais également d'adapter les applications continuellement en fonction des changements contextuels. La mise en œuvre de ces outils, permet notamment aux développeurs et aux administrateurs de développer des déploiements d'applications grâce à un langage spécifique suivant les principes de l‘infrastructure-as-code. En utilisant l'implantation de Rondo, les propositions de cette thèse sont validées dans plusieurs projets industriels et académiques à la fois pour l'administration de plates-formes ubiquitaires ainsi que pour l'installation d'applications et leurs reconfigurations continues. / Driven by the emergence of new computing environments, dynamically evolving software systems makes it impossible for developers to deploy software with human-centric processes. Instead, there is an increasing need for automation tools that continuously deploy software into execution, in order to push updates or adapt existing software regarding contextual and business changes. Existing solutions fall short on providing fault-tolerant, reproducible deployments that would scale on heterogeneous environments. This thesis focuses especially on enabling continuous deployment solutions for dynamic execution platforms, such as would be found in Pervasive Computing environments. It adopts an approach based on a transactional, idempotent process for coordinating deployment actions. The thesis proposes a set of deployment tools, including a deployment manager capable of conducting deployments and continuously adapting applications according to the changes in the current state of the target platform. The implementation of these tools, Rondo, also allows developers and administrators to code application deployments thanks to a deployment descriptor DSL. Using the implementation of Rondo, the propositions of this thesis are validated in several industrial and academic projects by provisioning frameworks as well as on installing application and continuous reconfigurations.

L'informatique pervasive (ou ubiquitaire) est un support pour des environnements contenant denombreux objets (ou dispositifs) disséminés, équipés d'électronique et interconnectés. Ces dispositifsfournissent un accès distant à une multitude de fonctionnalités qui nous aident dans notre vie quotidienne.Les Architectures Orientées Services sont adaptées à la conception de logiciels pervasifs. En effet,chaque dispositif fournit son propre ensemble de fonctionnalités sous la forme de services. Ainsi, enl'absence de mécanisme complémentaire, les utilisateurs se trouvent limités à utiliser les servicesisolément alors que leurs besoins correspondent à des scénarios qui impliquent une composition demultiples services offerts par plusieurs appareils.Dans cette thèse, nous défendons qu'un système pervasif doit : d'une part, permettre aux utilisateursd'exprimer facilement leurs besoins en créant des scénarios et d'autre part, proposer à ses utilisateursune représentation et des moyens de gestion de leur contexte afin qu'ils puissent tirer le meilleur parti deleur environnement et de ses changements. De plus, la présence de plusieurs utilisateurs implique lanécessité de collaborer. Par ailleurs, l'exécution de scénarios doit être résiliente aux changementsenvironnementaux et aux actions des utilisateurs. Elle doit ainsi s'adapter dynamiquement et, si possible,tirer profit du contexte et des changements de l'environnement.Notre contribution, nommée SaS (Scenarios as Services), répond à ces objectifs. Elle propose uneapproche interopérable capable de s'adapter à l'environnement. Elle fournit une représentation persistanteet personnalisable du contexte et inclut un langage de description de scénarios destiné aux utilisateurs.Ces scénarios sont facilement contrôlables, personnalisables et réutilisables. Elle planifie l'exécution pasà pas des scénarios, afin de s'adapter aux changements de l'environnement et de bénéficier desavantages de la mobilité des utilisateurs (exécution d'un scénario, dans la durée, sur plusieurs lieux).Enfin, elle inclut le partage de scénarios qui permet aux utilisateurs de collaborer. Un prototype de SaS,basé sur des normes industrielles (telle qu'OSGi), prouve la faisabilité de notre contribution et nouspermet de l'évaluer sur un cas d'étude simple. / Pervasive (or ubiquitous) computing is a paradigm for environments containing distributedinterconnected devices that embed electronics. These devices provide a remote access to numerousfunctionalities that assist us in our daily life. Service-Oriented Architectures are suitable to design softwarefor pervasive environments. Indeed, each device provides its own set of functionalities as services.Without any extra mechanism, users can only use a single service at a time. Nevertheless, their needsusually correspond to scenarios which involve a composition of multiple services, provided by multipledevices.In this thesis, we advocate that a pervasive system must, on the one hand, enable users to easily expresstheir needs through scenario creation and, on the other hand, propose to users a representation of theircontext so that they can benefit from both their environment and its changes. In addition, the presence ofseveral users implies that users must be able to collaborate.Our contribution, named SaS (Scenarios as Services), fulfils these requirements. It proposes aninteroperable approach that adapts to its environment. It provides users with a customizable andpersistent representation of their context and includes a scenario description language targeted to users.Scenarios are easy to control, customize and reuse. SaS schedules the step-by-step execution ofscenarios to adapt to environmental changes and benefit from user mobility (scenario execution split over time on successive distinct sites). Finally, SaS includes scenario sharing mechanisms which are abasis for collaboration. A prototype of SaS, based on industrial standards (e.g., OSGi), proves thefeasibility of our contribution and serves for its evaluation on a simple use case.

Les équipements électroniques envahissent progressivement l'univers quotidien. D'aucuns souhaiteraient que ces équipements puissent intelligemment réagir à l'activité de l'utilisateur afin de l'assister dans ces activités de tous les jours. Le domaine de l'Informatique Pervasive adresse la vision de ce monde naturellement numérique assistant les individus sans être intrusif.<br /><br />Face aux défis de l'Informatique Pervasive dans les réseaux locaux, notamment la distribution, l'hétérogénéité et la dynamique des équipements, cette thèse répond par une ligne de conduite et l'approche logicielle Home SOA. Cette ligne de conduite distingue les situations où les solutions protocolaires sont pertinentes et ramène les autres situations à des problèmes de génie logiciel. Parmi les solutions protocolaires, la proposition d'une interface uniforme de gestion de cycle de vie logiciel dans le Comité de Travail UPnP Device Management est une des contributions importantes. <br /><br />Le Home SOA est l'association de technologies de développement modulaire et d'un ensemble de patrons de conception orientés objets. Au-delà de l'orientation objet, le Home SOA exploite les modèles récents de composants à services et le concept de plateforme de services. Les pilotes orientés service masquent les aspects distribués tout en réifiant la dynamique des entités pervasives sur la plateforme. Les pilotes raffinés adaptent les objets mandataires dans des interfaces à la sémantique du domaine d'application visé. La contextualisation des services de la plateforme alliée à une automatisation de la sélection de service achève de simplifier le développement d'applications pervasives. Le cadriciel est implémenté au-dessus de la plateforme OSGi et est validé par la réalisation d'applications conscientes du contexte et mixant des domaines d'applications distincts dans le réseau domestique.

Avec le développement de l’Internet des Objets, la réalisation d’environnements composés de diverses ressources connectées (objets, capteurs, services, données, etc.) devient une réalite tangible. De plus, la place prépondérante que les smartphones prennent dans notre vie (l’utilisateur étant toujours connecté) font que ces espaces dits ‘intelligents’ ouvrent la voie au développement de nouveaux types d’applications; embarquées dans les téléphones d’utilisateurs nomades – passant d’un environnement connecté (la maison) à un autre (la salle de réunion) – et se reconfigurant dynamiquement pour utiliser les ressources de l’environnement connecté dans lequel celles-ci se trouvent. La création de telles applications va cependant de pair avec le design d’outils supportant les utilisateurs en mobilité, en particulier afin de réaliser la sélection la plus efficace possible des ressources de l’environnement dans lequel l’utilisateur se trouve. Tandis qu’une telle sélection requiert la définition de modèles permettant de décrire de façon précise les caractéristiques de ces ressources, elle doit également prendre en compte les profils et préférences utilisateurs.Enfin, l’augmentation du nombre de ressources connectées, potentiellement mobiles, requiert également le développement de processus de sélection qui “passent à l’échelle”. Des avancées dans ce champ de recherche restent encore à faire, notamment à cause d’une connaissance assez floue concernant les acteurs (ainsi que leurs interactions) définissant (i.e., prenant part à) l’éco-système qu’est un “espace intelligent”. En outre, la multiplicité de diverses ressources connectées implique des problèmes d’interopérabilité et de scalabilité qu’il est nécessaire d’adresser. Si le Web Sémantique apporte une réponse à des problèmes d’interopérabilité, il en soulève d’autres liés au passage à l’échelle. Enfin, si des modèles représentant des “espaces intelligents” ont été développé, leur formalisme ne couvre que partiellement toutes les caractéristiques des ressoures connectées. En particulier, ces modèles tendent à omettre les caractéristiques temporelles, spatiales où encore d’appartenance liées à l’éco-système dans lequel se trouvent ces ressources. S’appuyant sur mes recherches conduites au sein des Bell Labs, cette dissertation identifie les interactions entre les différents acteurs de cet éco-système et propose des représentations formelles, basées sur une sémantique, permettant de décrire ces acteurs. Cette dissertation propose également des procédures de recherche, permettant à l’utilisateur (ou ses applications) de trouver des ressources connectées en se basant sur l’analyse de leur description sémantique. En particulier, ces procédures s’appuient sur une architecture distribuée, également décrite dans cette dissertation, afin de permettre un passage à l’échelle. Ces aides à l’utilisateur sont implémentées au travers de briques intergicielles déployées dans différentes pièces d’un bâtiment, permettant de conduire des expérimentations afin de s’assurer de la validité de l’approche employée. / With the growth in Internet of Things, the realization of environments composed of diverse connected resources (devices, sensors, services, data, etc.) becomes a tangible reality. Together with the preponderant place that smartphones take in the daily life of users, these nascent smart spaces pave the way to the development of novel types of applications; carried by the phones of nomadic users and dynamically reconfiguring themselves to make use of such appropriate connected resources. Creating these applications however goes hand-in-hand with the design of tools supporting the nomadic users roaming in these spaces, in particular by enabling the efficient selection of resources. While such a selection calls for the design of theoretically grounded descriptions, it should also consider the profile and preferences of the users. Finally, the rise of (possibly mobile) connected resources calls for designing a scalable process underlying this selection. Progress in the field is however sluggish especially because of the ignorance of the stakeholders (and the interactions between them) composing this eco-system of “IoT-enabled smart environments”. Thus, the multiplicity of diverse connected resources entails interoperability and scalability problems. While the Semantic Web helped in solving the interoperability issue, it however emphasizes the scalability one. Thus, misreading of the ecosystem led to producing models partially covering connected resource characteristics.Revolving from our research works performed over the last 6 years, this dissertation identifies the interactions between the stakeholders of the nascent ecosystem to further propose formal representations. The dissertation further designs a framework providing search capabilities to support the selection of connected resources through a semantic analysis. In particular, the framework relies on a distributed architecture that we design in order to manage scalability issues. The framework is embodied in a VR Gateway further deployed in a set of interconnected smart places and that has been assessed by several experimentations.

L'informatique pervasive promeut une vision d'un cadre dans lequel un patchwork de ressources hétérogènes et volatiles est intégré dans les environnements du quotidien. Ces ressources, matérielles ou logicielles, coopèrent de manière transparente, souvent aux travers d'applications, pour fournir des services à haute valeur ajoutée adaptés à chaque utilisateur et son environnement, grâce à la notion de contexte. Ces applications sont déployées dans un large spectre d'environnements d'exécution, allant d'infrastructures distantes de Cloud Computing jusqu'au plus près de l'utilisateur dans des passerelles Fog Computing ou directement dans les capteurs du réseau. Dans ces travaux, nous nous intéressons spécifiquement au module de contexte d'une plateforme Fog Computing. Pour faciliter la conception et l'exécution des applications Fog Computing, une approche populaire est de les bâtir au dessus d'une plateforme adoptant l'architecture à service, ce qui permet de réduire leur complexité et simplifie la gestion du dynamisme. Dans nos travaux, nous proposons d'étendre cette approche en modélisant le contexte comme un ensemble de descriptions de services, disponible à la conception, et exposé dynamiquement par le module de contexte à l'exécution, selon les besoins des applications et l'état de l'environnement. Ce module est programmé à l'aide d'un modèle à composant spécifique. L'unité de base de notre modèle à composant est l'entité de contexte, qui est composé de modules hautement cohérents implémentant distinctement les spécifications des services proposées par l'entité de contexte. Ces modules peuvent décrire de manière simple leur logique de synchronisation avec les sources de contexte distantes grâce à un langage dédié à ce domaine. A l'exécution, les instances d'entitées de contexte sont rendues introspectables et reconfigurables dynamiquement, ce qui permet, grâce à un manager autonomique externe, de veiller à la satisfaction des besoins des applications. Nous avons développé une implémentation de référence de ce modèle à composant, nommée CReAM, qui a pu être utilisée dans la passerelle domotique iCASA, développée en partenariat avec Orange Labs. / Pervasive computing promotes environments where a patchwork of heterogeneous and volatile resources are integrated in places of daily life. These hardware and software resources cooperate in a transparent way, through applications, in order to provide high valueadded services. These services are adapted to each user and its environment, via the notion of context. Pervasive applications are now widely distributed, from distant cloud facilities down to Fog Computing gateway or even in sensors, near the user. Depending on the localization, various forms of context are needed by the applications. In this thesis, we focus on the context module at Fog Level. In order to simplify the design and execution, Fog applications are built on top of a service-oriented platform, freeing the developer of technical complexity and providing a support to handle the dynamism. We propose to extend this approach by providing the context as a set of service descriptions, available at design to the application developer. At runtime, depending on the context sources availability and on application current needs, context services are published or withdrawn inside the platform by the context module. We tailor a specific component model to program this context module. The base unit of our component model is called context entity. It is composed of highly coherent modules, implementing distinctly each service description proposed by the underlying context entity. These modules can simply describe their synchronization logic with context sources thanks to a domain specific language. At runtime, context entity instances can be introspected and reconfigured. An external autonomic manager uses these properties to match dynamically the context services exposed by the context module to the application needs. We have developed a reference implementation of our work, called CReAM, which can be used in a smart home gateway called iCASA, developed in a partnership with Orange Labs.

L'émergence des nouvelles technologies a fait évoluer l'usage de ces technologies dans la perspective d'accéder aux différents systèmes qui prennent place dans notre vie quotidienne à n'importe quel endroit et à tout moment. En effet, la démocratisation des dispositifs et l'évolution des technologies mobiles ont bouleversé la manière dont on utilise ces systèmes dans un environnement pervasif. Dans le cadre de l'entreprise, ces nouvelles technologies ont élargi les frontières des Systèmes d'Information (SI) bien au-delà des frontières physiques de l'organisation. Les directeurs des Systèmes d'Information (DSI) sont ainsi confrontés à de nouveaux modes d'interaction entre le SI et son environnement. Les Systèmes d'Information sont ainsi confrontés à un environnement pour lequel ils n'ont pas été particulièrement conçus. Ces systèmes doivent maintenant faire face à un environnement pervasif, et à l'avenir, intégrer des éléments physiques ainsi que logiques et organisationnels. Nous assistons donc aujourd'hui à l'émergence d'une nouvelle génération de Systèmes d'Information: les " Systèmes d'Information Pervasifs " (SIP). Les Systèmes d'Information Pervasifs se veulent alors une réponse à cette importante évolution des SI. Par contre, ils se doivent de gérer l'hétérogénéité et le dynamisme de l'environnement de manière transparente afin de satisfaire au mieux les besoins des utilisateurs. Nous ainsi sommes face à un problème de conception et de réalisation d'un SIP répondant à tous les besoins de transparence, d'adaptation à l'environnement et d'adaptation à l'utilisateur d'un SIP. Or les SIP constituent aujourd'hui une nouvelle génération des SI qui est difficile à conceptualiser, avec peu de méthodes et de modèles disponibles. Ainsi, il devient essentiel de mettre en place un cadre plus formel permettant d'aider les concepteurs à mieux comprendre les SIP et surtout à mieux les maîtriser, tout en assurant la transparence nécessaire à ces systèmes. Dans ce travail de thèse, nous proposons une nouvelle vision intentionnelle et contextuelle des SIP. Cette nouvelle vision représente une vision centrée utilisateur d'un SIP transparent, non intrusif et compréhensible à l'utilisateur. Elle se base sur l'orientation service, la sensibilité au contexte et sur une approche intentionnelle afin de résoudre les problèmes de transparence, d'adaptation à l'environnement et d'adaptation aux utilisateurs. Par la suite, nous proposons une solution plus globale pour concrétiser cette vision intentionnelle et contextuelle des SIP. Nous proposons un cadre conceptuel des SIP décrivant et formalisant l'ensemble de ses éléments afin d'aider la DSI dans sa conception du système. Nous proposons ensuite des mécanismes de découverte et de prédiction de services qui sont intégrés dans une architecture de gestionnaire de SIP qui est conforme à ce cadre conceptuel. Finalement, nous proposons une démarche méthodologique de conception et de réalisation d'un SIP qui supporte le passage entre le cadre conceptuel et l'implémentation de l'architecture proposée.

Pour répondre au besoin de 14 millions de personnes, dont près de 10% vit en situation de perte d'autonomie ou de grande dépendance, notre société va devoir trouver rapidement des solutions de prise en charge. La télémédecine, et plus particulièrement la télésurveillance médicale à domicile, constitue aujourd'hui une solution pour pallier le manque de professionnels de santé face au fort accroissement de la population âgée en Europe. Dans ce contexte, nous nous intéressons au HIS -« Habitat intelligent pour la Santé ». Le travail de la thèse a été de développer un outil informatique de simulation des activités (déplacements) d'une personne suivie à l'intérieur d'un HIS. La création d'un simulateur est vue comme un moyen d'améliorer les performances et la qualité de service de la télésurveillance à domicile. Nous avons testé plusieurs méthodes de simulations (réseaux de neurones artificiel, chaines de Markov, urnes de Polya) et retenu les chaines de Markov cachées (HMM). Le simulateur a été implémenté en MATLAB à partir de la modélisation de données réelles provenant d'HIS occupés par des personnes âgées, dont certaines vivent seules. La validation des données produites par le simulateur a été effectuée par mesure de corrélation surfacique entre les données réelles et les données simulées. Ce travail ouvre la voie à la production de données d'activités simulées suivant un profil type de patient, sans passer par de longues et couteuses expérimentations de terrain. / Our societies will have to meet rapidly the needs of 14 million people who often live in situations of loss of autonomy or dependence with quick solutions supported. Telemedicine, and especially the home telemonitoring, is now a solution to alleviate the shortage of health professionals confronted to the great increase in population in Europe. In this context, we investigated the HIS "Smart Habitat for Health". The work of this thesis was to develop a digital simulator of activities (displacements) of a person followed within a HIS. The creation of a simulator is seen as a solution to improve performance and quality of service of home telemonitoring. We tested several methods of simulation (artificial neural networks, Markov chains, Polya urns) and retained the hidden Markov (HMM). This simulator was implemented under MATLAB, after the modeling of data collected in HIS occupied by elderly people, some living alone. Validation of data generated by the simulator was performed by measuring surface correlation between real and simulated data. This work paves the way for production activity data simulated according to a profile type of patient, without going through lengthy and costly field experiments.