La construction d’interfaces homme-machine au dessus d’applications complexes soulève aujourd’hui des problèmes importants et requiert des efforts de recherche conséquents et soutenus. Il s’agit en effet d’aborder des technologies de plus en plus diverses et complexes de façon à construire des interfaces modulaires, évolutives et tirant profits des récents progrès dans les domaines de la programmation et des intergiciels. Il s’agit également de permettre à des non informaticiens, spécialistes de l’ergonomie, de définir et de mettre en place des interfaces appropriées. L’approche orientée service (Service-oriented Computing - SOC) constitue une avancée récente en Génie Logiciel. Cette approche promeut la mise en place de solutions modulaires et dynamiques permettant de faire évoluer, possiblement à l’exécution, les interfaces. L’approche orientée service est très prometteuse et de nombreux projets de recherche sont en cours dans les domaines de l’intégration d’entreprise, des équipements mobiles ou encore de l’informatique pervasive. L’approche orientée service demeure néanmoins complexe et demande un haut niveau d’expertise. Elle est difficilement accessible par des informaticiens non formés et totalement hors de portée des ingénieurs d’autres métiers, ergonomes par exemple. L’approche proposée dans cette thèse est de construire un atelier manipulant des services IHM abstraits. Ces services abstraits décrivent leurs fonctionnalités et leurs dépendances à un haut niveau d’abstraction. Ils peuvent ainsi être composés de façon plus aisée par des ingénieurs non experts en SOC. Le rôle de l’atelier est ensuite d’identifier des services concrets, implantant les services abstraits, de les composer en générant le code nécessaire (glue code) et de les déployer sur une plate-forme d’exécution. Un deuxième point concerne la spécialisation de l’atelier. Il est effet important de proposer un langage de composition de services proches des concepts métiers manipulés par les experts, notamment les ergonomes. Un tel langage se base sur les concepts métiers et intègre les contraintes de composition propres au domaine. L’approche actuelle passe par l’utilisation de méta-modèles, exprimant les connaissances métier, pour la spécialisation de l’atelier. / N pervasive environments, with the proliferation of communicating devices in the environments (e.g., remoter controller, gamepad, mobile phone, augmented object), the users will express their needs or desires to an enormous variety of services with a multitude of available interaction modalities, expecting concurrently the environment and its equipment to react accordingly. Addressing the challenge of dynamic management at runtime of multimodal interaction in pervasive environments, our contribution is dedicated to software engineering of dynamic multimodal interfaces by providing: a specification language for multimodal interaction, an autonomic manager and an integration platform. The autonomic manager uses models to generate and maintain a multimodal interaction adapted to the current conditions of the environment. The multimodal interaction data-flow from input devices to a service is then effectively realized by the integration platform. Our conceptual solution is implemented by our DynaMo platform that is fully operational and stable. DynaMo is based on iPOJO, a dynamic service-oriented component framework built on top of OSGi and on Cilia, a component-based mediation framework.

Cette thèse s'intéresse à la sécurité des environnements virtualisés distribués type “Clouds” ou informatique en nuage. Dans ces environnements, le client bénéficie de ressources ou services (de calcul, stockage, etc.) à la demande sans connaissance de l'infrastructure sous-jacente. Ces services sont proposés à bas coût en mutualisant les ressources proposées aux clients. Ainsi, ces derniers se retrouvent à partager une infrastructure commune. Cependant, cette concentration des activités en fait une cible privilégiée pour un attaquant, d'autant plus intéressante que les Clouds présentent de nouveaux vecteurs d'attaque entre les clients du Clouds de part le partage des ressources. Actuellement, les fournisseurs de solutions de Cloud proposent une sécurité par défaut ne correspondant pas nécessairement aux besoins de sécurité des clients. Cet aspect est donc bien souvent négligé et cette situation donne lieu à de nombreux exemples d'attaques (vol de données, usage malicieux, etc.). Dans cette thèse, nous proposons une approche où le client spécifie ses besoins de sécurité ainsi que son application virtualisée au sein d'un modèle. Nous proposons notamment une nouvelle logique dédiée à l'expression de propriétés sur la propagation de l'information dans un système.Puis, nous proposons un déploiement automatique de ce modèle sur une infrastructure de type Cloud basée sur la virtualisation grâce à nos nouveaux algorithmes prenant en compte les propriétés de sécurité. Ces dernières sont assurées via un placement prenant en compte les risques d'attaques entre ressources partagées et/ou via la configuration de mécanismes de sécurité existants au sein du système. / This Thesis deals with security for virtualized distributed environments such as Clouds. In these environments, a client can access resources or services (compute, storage, etc.) on-demand without prior knowledge of the infrastructure underneath. These services are low-cost due to the mutualization of resources. As a result, the clients share a common infrastructure. However, the concentration of businesses and critical data makes Clouds more attractive for malicious users, especially when considering new attack vectors between tenants.Nowadays, Cloud providers offer default security or security by design which does not fit tenants' custom needs. This gap allows for multiple attacks (data thieft, malicious usage, etc.)In this Thesis, we propose a user-centric approach where a tenant models both its security needs as high-level properties and its virtualized application. These security objectives are based on a new logic dedicated to expressing system-based information flow properties. Then, we propose security-aware algorithm to automatically deploy the application and enforce the security properties. The enforcement can be realized by taking into account shared resources during placement decision and/or through the configuration of existing security mechanisms.

Development and evolution of Domain-Specific Languages (DSLs) is becoming recurrent in the development of complex software-intensive systems. However, despite many advances in Software Language Engineering (SLE), DSLs and their tooling still suffer from substantial development costs which hamper their successful adoption in the industry. We identify two main challenges to be addressed. First, the proliferation of independently developed and constantly evolving DSLs raises the problem of interoperability between similar languages and environments. Second, since DSLs and their environments suffer from high development costs, tools and methods must be provided to assist language designers and mitigate development costs. To address these challenges, we first propose the notion of language interface. Using language interfaces, one can vary or evolve the implementation of a DSL while retaining the compatibility with the services and environments defined on its interface. Then, we present a mechanism, named model polymorphism, for manipulating models through different language interfaces. Finally, we propose a meta-language that enables language designers to reuse legacy DSLs, compose them, extend them, and customize them to meet new requirements. We implement all our contributions in a new language workbench named Melange that supports the modular definition of DSLs and the interoperability of their tooling. We evaluate the ability of Melange to solve challenging SLE scenarios. / Development and evolution of Domain-Specific Languages (DSLs) is becoming recurrent in the development of complex software-intensive systems. However, despite many advances in Software Language Engineering (SLE), DSLs and their tooling still suffer from substantial development costs which hamper their successful adoption in the industry. We identify two main challenges to be addressed. First, the proliferation of independently developed and constantly evolving DSLs raises the problem of interoperability between similar languages and environments. Second, since DSLs and their environments suffer from high development costs, tools and methods must be provided to assist language designers and mitigate development costs. To address these challenges, we first propose the notion of language interface. Using language interfaces, one can vary or evolve the implementation of a DSL while retaining the compatibility with the services and environments defined on its interface. Then, we present a mechanism, named model polymorphism, for manipulating models through different language interfaces. Finally, we propose a meta-language that enables language designers to reuse legacy DSLs, compose them, extend them, and customize them to meet new requirements. We implement all our contributions in a new language workbench named Melange that supports the modular definition of DSLs and the interoperability of their tooling. We evaluate the ability of Melange to solve challenging SLE scenarios.

Les méthodes d’ingénierie dirigée par modèle des systèmes, telles que la simulation, l’analyse formelle et l’émulation ont été intensivement utilisées ces dernières années pour étudier et prévoir les propriétés et les comportements des systèmes complexes. Les résultats de ces analyses révèlent des connaissances qui peuvent améliorer la compréhension d’un système existant ou soutenir un processus de conception de manière à éviter des erreurs couteuses (et catastrophiques) qui pourraient se produire dans le système. Les réponses à certaines questions que l’on se pose sur un système sont généralement obtenues en utilisant des méthodes d’analyse spécifiques ; par exemple les performances et les comportements d’un système peuvent être étudiés de façon efficace dans certains cadres expérimentaux, en utilisant une méthode appropriée de simulation. De façon similaire, la vérification de propriétés telles que la vivacité, la sécurité et l’équité sont mieux étudiées en utilisant des méthodes formelles appropriées tandis que les méthodologies d’émulation peuvent être utilisées pour vérifier des hypothèses temporelles et des activités et comportements impliquant des interactions humaines. Donc, une étude exhaustive d’un système complexe (ou même d’apparence simple) nécessite souvent l’utilisation de plusieurs méthodes d’analyse pour produire des réponses complémentaires aux probables questions. Nul doute que la combinaison de multiples méthodes d’analyse offre plus de possibilités et de rigueur pour analyser un système que ne peut le faire chacune des méthodes prise individuellement. Si cet exercice (de combinaison) permet d’aller vers une connaissance (presque) complète des systèmes complexes, son adoption pratique ne va pas de pair avec les avancées théoriques en matière de formalismes et d’algorithmes évolués, qui résultent de décennies de recherche par les praticiens des différentes méthodes. Ce déficit peut s’expliquer parles compétences mathématiques requises pour utiliser ces formalismes, en combinaison avec la faible portabilité des modèles entre les outils des différentes méthodes. Cette dernière exigence rend nécessaire la tâche herculéenne de créer et de gérer plusieurs modèles du même système dans différents formalismes et pour différents types d’analyse. Un autre facteur bloquant est que la plupart des environnements d’analyse sont dédiés à une méthode d’analyse spécifique (i.e., simulation, ou analyse formelle, ou émulation) et sont généralement difficiles à étendre pour réaliser d’autres types d’analyse. Ainsi, une vaste connaissance de formalismes supportant la multitude de méthodes d’analyse est requise, pour pouvoir créer les différents modèles nécessaires, mais surtout un problème de cohérence se pose lorsqu’il faudra mettre à jour séparément ces modèles lorsque certaines parties du système changent. La contribution de cette thèse est d’alléger les charges d’un utilisateur de méthodes d'analyse multiples, dans sa quête d’exhaustivité dans l’étude des systèmes complexes, grâce à un cadre qui utilise les technologies d’Ingénierie Dirigée par les Modèles (IDM) pour fédérer la simulation, l’analyse formelle et l’émulation. Ceci est rendu possible grâce à la définition d’un langage de spécification unifié de haut niveau, supporté par des capacités de synthèse automatiques d’artéfacts requis par les différentes méthodes d’analyse. (...) / Model-based systems engineering methodologies such as Simulation, Formal Methods (FM) and Enactment have been used extensively in recent decades to study, analyze, and forecast the properties and behaviors of complex systems. The results of these analyses often reveal subtle knowledge that could enhance deeper understanding of an existing system or provide timely feedbacks into a design process to avert costly (and catastrophic) errors that may arise in the system. Questions about different aspects of a system are usually best answered using some specific analysis methodologies; for instance, system's performance and behavior in some specified experimental frames can be efficiently studied using appropriate simulation methodologies. Similarly, verification of properties such as, liveness, safeness and fairness are better studied with appropriate formal methods while enactment methodologies may be used to verify assumptions about some time-based and human-in-the-loop activities and behaviors. Therefore, an exhaustive study of a complex (or even seemingly simple) system often requires the use of different analysis methodologies to produce complementary answers to likely questions. There is no gainsaying that a combination of multiple analysis methodologies offers more powerful capabilities and rigor to test system designs than can be accomplished with any of the methodologies applied alone. While this exercise will provide (near) complete knowledge of complex systems and helps analysts to make reliable assumptions and forecasts about their properties, its practical adoption is not commensurate with the theoretical advancements, and evolving formalisms and algorithms, resulting from decades of research by practitioners of the different methodologies. This shortfall has been linked to the prerequisite mathematical skills for dealing with most formalisms, which is compounded by little portability of models between tools of different methodologies that makes it mostly necessary to bear the herculean task of creating and managing several models of same system in different formalisms. Another contributing factor is that most of existing computational analysis environments are dedicated to specific analysis methodologies (i.e., simulation or FM or enactment) and are usually difficult to extend to accommodate other approaches. Thus, one must learn all the formalisms underlining the various methods to create models and go round to update all of them whenever certain system variables change. The contribution of this thesis to alleviating the burdens on users of multiple analysis methodologies for exhaustive study of complex systems can be described as a framework that uses Model-Driven Engineering (MDE) technologies to federate simulation, FM and enactment analysis methodologies behind a unified high-level specification language with support for automated synthesis of artifacts required by the disparate methodologies. This framework envelops four pieces of contributions: i) a methodology that emulates the Model- Driven Architecture (MDA) to propose an independent formalism to integrate the different analysis methodologies. ii) Integration of concepts from the three methodologies to provide a common metamodel to unite some selected formalisms for simulation, FM and enactment. Iii) Mapping rules for automated synthesis of artifacts for simulation, FM and enactment from a common reference model of a system and its requirements. iv) A framework for the enactment of idiscrete event systems. We use the beverage vending system as a running example throughout the thesis. (...)

L'automatisation de la génération des artefacts textuels à partir des modèles est une étape critique dans l'Ingénierie Dirigée par les Modèles (IDM). C'est une transformation de modèles utile pour générer le code source, sérialiser les modèles dans de stockages persistents, générer les rapports ou encore la documentation. Parmi les différents paradigmes de transformation de modèle-au-texte, la génération de code basée sur les templates (TBCG) est la plus utilisée en IDM. La TBCG est une technique de génération qui produit du code à partir des spécifications de haut niveau appelées templates. Compte tenu de la diversité des outils et des approches, il est nécessaire de classifier et de comparer les techniques de TBCG existantes afin d'apporter un soutien approprié aux développeurs. L'objectif de ce mémoire est de mieux comprendre les caractéristiques des techniques de TBCG, identifier les tendances dans la recherche, et éxaminer l'importance du rôle de l'IDM par rapport à cette approche. J'évalue également l'expressivité, la performance et la mise à l'échelle des outils associés selon une série de modèles. Je propose une étude systématique de cartographie de la littérature qui décrit une intéressante vue d'ensemble de la TBCG et une étude comparitive des outils de la TBCG pour mieux guider les dévloppeurs dans leur choix. Cette étude montre que les outils basés sur les modèles offrent plus d'expressivité tandis que les outils basés sur le code sont les plus performants. Enfin, Xtend2 offre le meilleur compromis entre l'expressivité et la performance. / A critical step in model-driven engineering (MDE) is the automatic synthesis of a textual artifact from models. This is a very useful model transformation to generate application code, to serialize the model in persistent storage, generate documentation or reports. Among the various model-to-text transformation paradigms, Template-Based Code Generation (TBCG) is the most popular in MDE. TBCG is a synthesis technique that produces code from high-level specifications, called templates. It is a popular technique in MDE given that they both emphasize abstraction and automation. Given the diversity of tools and approaches, it is necessary to classify and compare existing TBCG techniques to provide appropriate support to developers. The goal of this thesis is to better understand the characteristics of TBCG techniques, identify research trends, and assess the importance of the role of MDE in this code synthesis approach. We also evaluate the expressiveness, performance and scalability of the associated tools based on a range of models that implement critical patterns. To this end, we conduct a systematic mapping study of the literature that paints an interesting overview of TBCG and a comparative study on TBCG tools to better guide developers in their choices. This study shows that model-based tools offer more expressiveness whereas code-based tools performed much faster. Xtend2 offers the best compromise between the expressiveness and the performance.

L'ingénierie dirigée par les modèles est une approche qui s'appuie sur l'abstraction pour exprimer davantage les concepts du domaine. Ainsi, les ingénieurs logiciels développent des langages dédiés (LD) qui encapsulent la structure, les contraintes et le comportement du domaine. Comme tout logiciel, les LDs évoluent régulièrement. Cette évolution peut se produire lorsque l'un de ses composants ou le domaine évolue. L'évolution du domaine ainsi que l'évolution des composants du LD et l'impact de cette évolution sur ceux-ci ont été largement étudiés. Cependant, un LD peut également dépendre sur d'éléments externes qui ne sont pas modélisées. Par conséquent, l'évolution de ces dépendances externes affecte le LD et ses composants. Actuellement, les ingénieurs logiciels doivent évoluer le LD manuellement lorsque les dépendances externes évoluent. Dans ce mémoire, nous nous concentrons sur l'évolution des librairies externes. Plus spécifiquement, le but de cette thèse est d'aider les ingénieurs logiciels dans la tâche d'évolution. À cette fin, nous proposons une approche qui intègre automatiquement les changements des librairies externes dans le LD. De plus, nous offrons un LD qui supporte l'évolution des librairies Arduino. Nous évaluons également notre approche en faisant évoluer un éditeur de modélisation interactif qui dépend d'un LD. Cette étude nous permet de montrer la faisabilité et l'utilité de notre approche. / Model-driven engineering (MDE) is an approach that relies on abstraction to further express domain concepts. Hence, language engineers develop domain-specific languages (DSLs) that encapsulates the domain structure, constraints, and behavior. Like any software, DSLs evolve regularly. This evolution can occur when one of its components or the domain evolves. The domain evolution as well as the evolution of DSL components and the impact of such evolution on them has been widely investigated. However, a DSL may also rely on external dependencies that are not modeled. As a result, the evolution of these external dependencies affects the DSL and its components. This evolution problem has yet to be addressed. Currently, language engineers must manually evolve the DSL when the external dependencies evolve. In this thesis, we focus on the evolution of external libraries. More specifically, our goal is to assist language engineers in the task of evolution. To this end, we propose an approach that automatically integrates the changes of the external libraries into the DSL. In addition, we offer a DSL that supports the evolution of the Arduino libraries. We also evaluate our approach by evolving an interactive modeling editor that depends on a DSL. This study allows us to demonstrate the feasibility and usefulness of our approach.

L'ingénierie dirigée par les modèles (MDE) est une méthodologie d'ingénierie logiciel qui permet aux ingénieurs de définir des modèles conceptuels pour un domaine spécifique. La MDE est supportée par des outils de modélisation, qui sont des éditeurs pour créer et manipuler des modèles spécifiques au domaine. Cependant, l'état actuel de la pratique de ces éditeurs de modélisation offre des interactions utilisateur très limitées, souvent restreintes à glisser-déposer en utilisant les mouvements de souris et les touches du clavier. Récemment, un nouveau cadre propose de spécifier explicitement les interactions utilisateur des éditeurs de modélisation. Dans cette thèse, nous étendons ce cadre pour supporter les interactions multitouches lors de la modélisation. Nous proposons un catalogue initial de gestes multitouches pour offrir une variété de gestes tactiles utiles. Nous démontrons comment notre approche est applicable pour générer des éditeurs de modélisation. Notre approche permet des interactions plus naturelles pour l'utilisateur quand il effectue des tâches de modélisation types. / Model-driven engineering (MDE) is a software engineering methodology that enables engineers to define conceptual models for a specific domain. Modeling is supported by modeling language workbenches, acting as editor to create and manipulate domain-specific models. However, the current state of practice of these modeling editors offers very limited user interactions, often restricted to drag-and-drop with mouse movement and keystrokes. Recently, a novel framework proposes to explicitly specify the user interactions of modeling editors. In this thesis, we extend this framework to support multi-touch interactions when modeling. We propose an initial set of multi-touch gesture catalog to offer a variety of useful touch gestures. We demonstrate how our approach is applicable for generating modeling editors. Our approach yields more natural user interactions to perform typical modeling tasks.

Lors de la conception et la manipulation de logiciel par modélisation, il est avantageux de bénéficier d’un grand degré de liberté au niveau de la présentation afin de comprendre l’information et prendre une action en exerçant peu d’effort cognitif et physique. Cette caractéristique doit aussi s’étendre aux outils que nous employons afin que ceux-ci augmentent nos capacités, plutôt que les restreindre. En génie logiciel, nous travaillons présentement à rehausser encore le niveau d’abstraction afin de réduire le rôle central du code décrit avec un langage de programmation à usage général. Ceci permettrait d’inclure les experts non techniques dans les activités de développement de logiciel. Cette approche, centralisée sur le domaine et l’expert, s’inscrit dans l’ingénierie dirigée par les modèles (IDM), où un modèle est produit et manipulé par divers experts et utilisateurs. Le modèle est alors décrit avec un langage créé spécifiquement pour un domaine d’application ou une tache, appelé langage dédié (DSL). Une technique utilisée pour créer ces modèles et leurs DSL est le projectional editing, qui permet d’utiliser des notations diverses interchangeables et d’étendre et composer facilement un langage. Toutefois, les solutions actuelles sont lourdes, spécifiques à une plateforme, et manquent considérablement d’utilisabilité, limitant ainsi l’usage et l’exploitation de cette approche. Pour mieux refléter les avantages du paradigme IDM avec le style projectionnel, nous introduisons dans cette thèse Gentleman, un éditeur projectionnel léger sur le web. Avec Gentleman, le développeur crée un modèle en combinant des concepts utilisés pour définir la structure du modèle et des projections pour les manipuler dans l’éditeur. Nous avons évalué Gentleman à travers une étude basée sur un groupe d’utilisateur. L’étude a confirmé sa capacité à créer et manipuler des modèles efficacement. Les participants ont noté qu’il est facile de prendre en main Gentleman et que l’interface est très intuitive comparativement aux éditeurs existants. Nous avons aussi intégré Gentleman avec succès à une plateforme web, démontrant ainsi ses capacités d’interopérabilité et l’avantage d’une solution web. / In software activities and, more specifically, when modeling, the modeler should benefit from as much freedom as possible to understand the presented information and take action with minimal cognitive and mechanical effort. This characteristic should also apply to the tools used in the process so that they extend our capabilities rather than limit them. In the field of software engineering, current work aims to push the level of abstraction past general-purpose programming language into domain-specific modeling. This enables domain experts with various backgrounds to participate in software development activities. This vision is central to model-driven engineering (MDE) where, instead of code, various experts and users produce and manipulate domain-specific language (DSL). In recent years, projectional editing has proven to be a valid approach to creating and manipulating DSLs, as it supports various easily interchangeable notations and enables language extension and composition. However, current solutions are heavyweight, platform-specific, and suffer from poor usability. To better support this paradigm and minimize the risk of accidental complexity in terms of expressiveness, in this thesis, we introduce Gentleman, a lightweight web-based projectional editor. With Gentleman, a developer creates a model by combining concepts used to define its structure and projections to interact and manipulate them in the editor. We have evaluated Gentleman through a user study. The evaluation confirmed its capacity to create and manipulate models effectively. Most participants noted that the editor is very user-friendly and intuitive compared to existing editors. We have also successfully integrated Gentleman into a web application, demonstrating its interoperability and the benefit of a web solution.

L’automatisation et l’intelligence constituent des préoccupations majeures dans le domaine de l’Informatique. Avec l’évolution accrue de l’Intelligence Artificielle, les chercheurs et l’industrie se sont orientés vers l’utilisation des modèles d’apprentissage automatique et d’apprentissage profond pour optimiser les tâches, automatiser les pipelines et construire des systèmes intelligents. Les grandes capacités de l’Intelligence Artificielle ont rendu possible d’imiter et même surpasser l’intelligence humaine dans certains cas aussi bien que d’automatiser les tâches manuelles tout en augmentant la précision, la qualité et l’efficacité. En fait, l’accomplissement de tâches informatiques nécessite des connaissances, une expertise et des compétences bien spécifiques au domaine. Grâce aux puissantes capacités de l’intelligence artificielle, nous pouvons déduire ces connaissances en utilisant des techniques d’apprentissage automatique et profond appliquées à des données historiques représentant des expériences antérieures. Ceci permettra, éventuellement, d’alléger le fardeau des spécialistes logiciel et de débrider toute la puissance de l’intelligence humaine. Par conséquent, libérer les spécialistes de la corvée et des tâches ordinaires leurs permettra, certainement, de consacrer plus du temps à des activités plus précieuses. En particulier, l’Ingénierie dirigée par les modèles est un sous-domaine de l’informatique qui vise à élever le niveau d’abstraction des langages, d’automatiser la production des applications et de se concentrer davantage sur les spécificités du domaine. Ceci permet de déplacer l’effort mis sur l’implémentation vers un niveau plus élevé axé sur la conception, la prise de décision. Ainsi, ceci permet d’augmenter la qualité, l’efficacité et productivité de la création des applications. La conception des métamodèles est une tâche primordiale dans l’ingénierie dirigée par les modèles. Par conséquent, il est important de maintenir une bonne qualité des métamodèles étant donné qu’ils constituent un artéfact primaire et fondamental. Les mauvais choix de conception, ainsi que les changements conceptuels répétitifs dus à l’évolution permanente des exigences, pourraient dégrader la qualité du métamodèle. En effet, l’accumulation de mauvais choix de conception et la dégradation de la qualité pourraient entraîner des résultats négatifs sur le long terme. Ainsi, la restructuration des métamodèles est une tâche importante qui vise à améliorer et à maintenir une bonne qualité des métamodèles en termes de maintenabilité, réutilisabilité et extensibilité, etc. De plus, la tâche de restructuration des métamodèles est délicate et compliquée, notamment, lorsqu’il s’agit de grands modèles. De là, automatiser ou encore assister les architectes dans cette tâche est très bénéfique et avantageux. Par conséquent, les architectes de métamodèles pourraient se concentrer sur des tâches plus précieuses qui nécessitent de la créativité, de l’intuition et de l’intelligence humaine. Dans ce mémoire, nous proposons une cartographie des tâches qui pourraient être automatisées ou bien améliorées moyennant des techniques d’intelligence artificielle. Ensuite, nous sélectionnons la tâche de métamodélisation et nous essayons d’automatiser le processus de refactoring des métamodèles. A cet égard, nous proposons deux approches différentes: une première approche qui consiste à utiliser un algorithme génétique pour optimiser des critères de qualité et recommander des solutions de refactoring, et une seconde approche qui consiste à définir une spécification d’un métamodèle en entrée, encoder les attributs de qualité et l’absence des design smells comme un ensemble de contraintes et les satisfaire en utilisant Alloy. / Automation and intelligence constitute a major preoccupation in the field of software engineering. With the great evolution of Artificial Intelligence, researchers and industry were steered to the use of Machine Learning and Deep Learning models to optimize tasks, automate pipelines, and build intelligent systems. The big capabilities of Artificial Intelligence make it possible to imitate and even outperform human intelligence in some cases as well as to automate manual tasks while rising accuracy, quality, and efficiency. In fact, accomplishing software-related tasks requires specific knowledge and skills. Thanks to the powerful capabilities of Artificial Intelligence, we could infer that expertise from historical experience using machine learning techniques. This would alleviate the burden on software specialists and allow them to focus on valuable tasks. In particular, Model-Driven Engineering is an evolving field that aims to raise the abstraction level of languages and to focus more on domain specificities. This allows shifting the effort put on the implementation and low-level programming to a higher point of view focused on design, architecture, and decision making. Thereby, this will increase the efficiency and productivity of creating applications. For its part, the design of metamodels is a substantial task in Model-Driven Engineering. Accordingly, it is important to maintain a high-level quality of metamodels because they constitute a primary and fundamental artifact. However, the bad design choices as well as the repetitive design modifications, due to the evolution of requirements, could deteriorate the quality of the metamodel. The accumulation of bad design choices and quality degradation could imply negative outcomes in the long term. Thus, refactoring metamodels is a very important task. It aims to improve and maintain good quality characteristics of metamodels such as maintainability, reusability, extendibility, etc. Moreover, the refactoring task of metamodels is complex, especially, when dealing with large designs. Therefore, automating and assisting architects in this task is advantageous since they could focus on more valuable tasks that require human intuition. In this thesis, we propose a cartography of the potential tasks that we could either automate or improve using Artificial Intelligence techniques. Then, we select the metamodeling task and we tackle the problem of metamodel refactoring. We suggest two different approaches: A first approach that consists of using a genetic algorithm to optimize set quality attributes and recommend candidate metamodel refactoring solutions. A second approach based on mathematical logic that consists of defining the specification of an input metamodel, encoding the quality attributes and the absence of smells as a set of constraints and finally satisfying these constraints using Alloy.

La complexité du logiciel augmente tout le temps: les systèmes deviennent plus grands et plus complexes. La modélisation est un élément central de génie logicielle pour relever les défis de la complexité. Cependant, un défi majeur auquel est confronté le développement de logiciels axés sur les modèles est l'évolutivité des outils de modélisation avec une taille croissante de modèles. Certaines initiatives ont commencé à explorer la modélisation tout en stockant des modèles dans une base de données de graphes. Dans cette thèse, nous présentons NMF, un framework pour créer et éditer des modèles dans une base de données Neo4j élevée à l'abstraction du langage de modélisation. / Software complexity increases all the time: systems become larger and more complex. Modeling is a central part of software engineering to tackle challenges of complexity. However, a prominent challenge model-driven software development is facing is scalability of modeling tools with a growing size of models. Some initiatives started exploring modeling while storing models in a graph database. In this thesis, we present NMF, a framework to create and edit MDE models in a Neo4j database lifted to the abstraction of the modeling language.