L'informatique sensible au contexte vise à réduire la quantité d'informations explicites qu'un utilisateur doit fournir pour que le système accomplisse la tâche souhaitée. Ceci est particulièrement vrai dans le domaine récent de l'intelligence ambiante où les objets de la vie courante deviennent capables de déclencher une action ou un échange spontané d'informations, sans interaction avec l'utilisateur. Les progrès techniques en matière de réseaux de communication sans fil, d'équipements mobiles individuels, de capteurs et de logiciels embarqués, rendent aujourd'hui possibles des services aux usagers dépendants du contexte, mais les applications concrètes demeurent encore très limitées. Les travaux existants dans la littérature décomposent la gestion de contexte en quatre fonctionnalités: la collecte, l'interprétation, la détection de situations et l'utilisation pour l'adaptation. L'élément discriminant des solutions existantes est la qualité des informations abstraites obtenues par inférence et devant caractériser les situations de l'utilisateur. Les limites de ces solutions sont le manque de composition aisée des informations de contexte, le passage à l'échelle, tant en termes de quantité d'informations de contexte que de nombre d'applications clientes, l'absence de garantie sur la cohérence et la qualité des informations de contexte, et le manque de solutions intergicielles permettant de libérer le concepteur d'applications des aspects liés à la gestion de contexte. Nous nous intéressons dans cette thèse à la gestion de la qualité de contexte (QoC) dans un environnement ambiant. Les problématiques de gestion de la qualité de contexte sont multiples: choisir la méthode adéquate pour la gestion du contexte, extraire la qualité associée au contexte, interpréter et analyser la qualité de contexte pour les applications sensibles au contexte. Nous proposons de répondre à ces problématiques en intégrant la qualité de contexte au sein de la plateforme de gestion de contexte COSMOS (http://picoforge.lntevrv.fr/proiects/svn/cosmos) de l'équipe MARGE (http://www-inf.itsudparis.eu/MARGE) de Télécom SudParis. Afin d'effectuer cette intégration, nous avons conçu des éléments spécifiques à la qualité de contexte et avons mis en place une gestion fine et efficiente de cette qualité en limitant le surcoût associé. Nous proposons également un processus de conception basé sur l'ingénierie dirigée par les modèles afin de générer les éléments requis à la gestion de la qualité de contexte. Nous avons validé nos contributions à l'aide de deux applications fonctionnant sur téléphone mobile : une application de "vente flash" dans un centre commercial et une application de détection de localisation sur un campus. Les tests de performances que nous avons effectués permettent de comparer les résultats avec et sans la prise en compte de la QoC et montrent le faible coût de la gestion de la qualité par rapport aux améliorations apportées aux applications sensibles au contexte / Context-aware computing aims to reduce the amount of explicit information required from a user for a system to perform a task. This is particularly true in the recent domain of ambient intelligence where everyday life objects are able to trigger an action or a spontaneous information exchange, without any interaction with the user. Technical advances in wireless communication, personal mobile devices, sensors and embedded software make context-aware services possible, but concrete applications are still very limited. The solutions proposed in the literature decompose context management into four functions: acquisition, interpretation, situation detection and application adaptation. The differentiating element in these proposals is the quality of the high-level context information obtained by inference and characterising the situation of the user. The limits of these solutions are the difficulty for composing context information scalability in terms of the quantity of context information and of the number of client applications, the absence of guarantee on the consistency of context information and the lack of middleware solutions able to free the designer of context-aware applications from the management of context data. In this thesis, we are interested in the management of the quality of context information (QoC) in an ambient environment. There are several key issues in QoC management: choosing the adequate method for context management, extracting the quality associated to the context, analysing and interpreting the quality of the context with regard to the requirements of context-aware applications. We propose to answer these questions by integrating QoC management into the COSMOS context management framework (http://picoforge.int-evry.fr/projects/svn/cosmos) developed by the MARGE team (http://www-inf.itsudparis.eu/MARGE) of Télécom SudParis.For this purpose, we have designed the necessary components dedicated to QoC management and we have implemented the mechanisms allowing a fine-grain manipulation of the QoC together with a limitation of the associated overhead. We also propose a design process based on model-driven engineering in order to automatically generate the elements responsible of QoC management. We validate our contributions through the development of two prototype applications running on mobile phones: a Flash sale offer application to be used in malls and a location detection application proposed to the students of a campus. The performance tests we have conducted allow to compare the results obtained with and without taking into account the QoC and show the low overhead associated to QoC manaqement with regard to the benefits brought to context-aware applications and services

Depuis une vingtaine d'années, les développements dans les technologies de l'information ont fait évoluer les paradigmes de l'informatique. L'arrivée d'approches telles que l'informatique diffuse et l'intelligence ambiante ont fait émerger de nouvelles technologies permettant d'améliorer la qualité des interactions avec les systèmes informatisés. Entre autres, l'application de l'informatique diffuse et de l'intelligence ambiante à des environnements tels que des habitats, les espaces intelligents, offre des milieux où une assistance contextualisée est offerte aux utilisateurs dans la réalisation de leurs activités quotidiennes. Toutefois, la démocratisation de l'informatique diffuse et la mise en place des espaces intelligents rencontrent un bon nombre de problèmes. Le nombre important de composantes matérielles et logicielles, les dépendances entre celles-ci et leurs natures hétérogènes contribuent à la complexité de déploiement et de gestion de ces milieux, entraînant des coûts élevés. Cette thèse vise à contribuer à la gestion logicielle des espaces intelligents par la réduction de la complexité des tâches de gestion. Notre proposition consiste en une approche autonome de la gestion logicielle, fondée sur l'approche de l'informatique diffuse autonome. L'objectif est de fournir un ensemble de fonctionnalités et de mécanismes permettant de rendre autonome la majeure partie des tâches de gestion des logiciels déployés dans des espaces intelligents. Dans le cadre de ce travail, nous proposons une solution permettant l'organisation autonome des logiciels des espaces intelligents. Ainsi, cette solution utilise les informations contextuelles des milieux afin de déterminer quelle répartition des logiciels parmi les appareils des milieux correspond le mieux aux besoins des applications, aux caractéristiques propres des environnements et, non le moindre, aux modalités et préférences d'interaction des utilisateurs de ces milieux. La solution proposée a été implémentée et évaluée à l'aide d'une série de tests et de mises en situation d'organisation logicielle. Les contributions de ce travail à l'état de l'art de la gestion des espaces intelligents sont multiples avec comme principales innovations la présentation d'une vision de l'informatique diffuse autonome, l'implémentation d'un intergiciel d'organisation logicielle autonome basé sur une sensibilité au contexte macroscopique et microscopique et l'intégration des modalités d'interaction des utilisateurs dans le raisonnement portant sur l'organisation des logiciels. Enfin, ce travail de thèse se déroule dans le contexte des recherches du laboratoire DO-MUS de l'Université de Sherbrooke, Canada, et du laboratoire Handicom de Telecom SudParis, France. Ces deux laboratoires travaillent à la conception de solutions permettant d' améliorer la qualité de vie et l' autonomie de personnes dépendantes, atteinte par exemple de troubles cognitifs ou de handicaps physiques.

L'objectif de ce travail de thèse est de proposer un canevas sémantique intégrant un méta-modèle et des outils de raisonnement permettant à tout concepteur de système ubiquitaire de mettre en oeuvre facilement des mécanismes de gestion des politiques de la vie privée. Le canevas proposé intègre une architecture middleware générique qui offre des composants pour définir, administrer et contrôler l'application des politiques de confidentialité. Notre approche proposée est hybride. Elle est fondée sur l’ingénierie dirigée par les modèles et sur un raisonnement à base d'ontologies et de règles d'inférence opérant selon l'hypothèse du monde clos. Le méta-modèle proposé est caractérisé par un niveau d'abstraction et d'expressivité élevé permettant de définir des politiques de gestion de la vie privée indépendamment du domaine d'application pouvant être adaptées à différents contextes. Il définit, aussi, un cadre conceptuel pour établir des modèles de règles génériques et décidables permettant de prendre des décisions de contrôle cohérentes pour la protection de la vie privée. Ces modèles de règles sont mis en oeuvre grâce au langage de règles SmartRules permettant de mettre en oeuvre un contrôle adaptatif. Ce dernier est basé sur un raisonnement non-monotone et une représentation des instances de concepts selon la supposition du nom unique. Nous avons validé le canevas proposé à travers un scénario typique mettant en oeuvre des services d'assistance ambiante sensibles à la vie privée de personne âgée. / This thesis aims at proposing a semantic framework that integrates a meta-model and reasoning tools allowing any ubiquitous system designer to easily implement mechanisms to manage privacy policies. The proposed framework includes a generic middleware architecture that provides components to define, manage and monitor the implementation of privacy policies. Our approach is an hybrid one based on Model-Driven Engineering and a reasoning based on ontologies and inference rules operating on the assumption of the closed world. The proposed meta-model is characterized by a high level of abstraction and expressiveness to define privacy policies management regardless of the domain application and can be adapted to different contexts. It defines, also, a conceptual framework for generic decidable modelling rules to make consistent control decisions on user privacy. These model rules are implemented using the SmartRules language that could implement an adaptive control. The latter is based on a non-monotonic reasoning and representation of instances of concepts according to the unique name assumption. We have validated the proposed semantic framework through a typical scenario that implements support ambient intelligence privacy-aware services for elderly.

L'intelligence ambiante est un domaine hautement interdisciplinaire et implique de nombreux domaines de recherche. C'est pourquoi les avancées dans ce domaine sont conditionnées par l'interaction et l'intégration entre ces nombreuses disciplines. Ce manuscrit s'intéresse à la problématique de capitalisation des travaux existants, ainsi qu'à l'intégration dynamique de logiciels et d'appareils développés indépendamment les uns des autres. Nous proposons une intergiciel à services et une interface graphique utilisables et extensibles par les différents spécialistes. En étendant les approches à services et les principes du web sémantique, nous proposons une méthode de conception facilitant l'intégration dynamique et la composition de services. Cette méthode se base sur le concept nouveau d'usines à services : un service capable d'en instancier d'autres sur demande. Nous proposons aussi un langage de description pour ce langage.

Les environnements d'intelligence ambiante servent d'interface entre les applications et les utilisateurs. Ces applications doivent prendre en compte le contexte dans lequel les utilisateurs évoluent (le lieu, la position sociale ou hiérarchique ou l'activité par exemple) pour adapter leur comportement. Il doit exister un flux d'informations de l'environnement vers les applications. Ces applications doivent pouvoir prendre en compte dynamiquement l'arrivée de nouveaux éléments dans l'environnement (utilisateurs ou dispositifs), et les informations de contexte en provenance de l'environnement doivent pouvoir parvenir aux applications entrantes ; ces flux d'informations ne peuvent pas être déterminés à l'avance et doivent se construire pendant l'exécution. Les modèles de gestion de l'information de contexte existants ne traitent pas ou peu cet aspect dynamique de l'informatique diffuse. Nous proposons d'utiliser les technologies du web sémantique pour décrire et rechercher ces informations : l'information de contexte est exprimée en RDF et décrite par des ontologies OWL. Ces technologies, parce qu'elles sont fondées sur l'hypothèse du monde ouvert, assurent l'ouverture du système et la prise en compte de dispositifs hétérogènes. Nous montrons qu'à l'aide d'un protocole simple qui permet à chacun des dispositifs et des applications d'exhiber sur le réseau un modèle des informations de contexte qu'il produit ou qu'il recherche et de s'identifier, toutes les applications de l'environnement satisfont leurs besoins en informations de contexte. De surcroît, l'ouverture des langages de description d'ontologies permet l'extension des descriptions de contexte à tout moment et les technologies d'alignement d'ontologies permettent l'utilisation d'ontologies développées indépendamment. Nous avons implémenté un composant pour la gestion de l'information de contexte fondé sur ce modèle. Puis nous avons développé une architecture distribuée où les dispositifs et les applications embarquent ce composant et exposent un modèle de l'information de contexte qu'ils recherchent ou produisent. Nous avons montré comment cette architecture permet d'accepter sans interruption de nouveaux composants.

La conception d'applications pour un environnement attentif (applications attentives) soulève de nombreux défis, en particulier liés à l'hétérogénéité des objets communicants, à l'instabilité de l'environnement et à la variabilité des besoins. Afin de faciliter cette conception, on s'intéresse à la notion d'application composite flexible : des applications qui fonctionnent en continu, en arrière plan de l'attention, et agrègent des fonctionnalités fournies par les objets communicants, afin d'accompagner l'interaction des utilisateurs. FCAP est un intergiciel pour la composition flexible d'applications, qui fournit un support générique pour intégrer les fonctionnalités, s'adapter à un environnement instable et ajuster l'équilibre entre l'automatisation et le contrôle par les utilisateurs. Cet intergiciel développe des principes issus de l'architecture orientée-service, du Web sémantique et des systèmes multi-agents, particulièrement pertinentes pour les environnements considérés.

Nous prenons le point de vue d'un agent sur le point d'entrer dans une organisation multi-agent, où il aura à choisir parmi plusieurs rôles disponibles. Notre objectif est de donner à cet agent les moyens d'évaluer avant d'entrer dans une organisation les implications que cette action aura sur ses capacités de satisfaire les désirs de son utilisateur. Quand il entre dans une organisation, un agent devient le sujet de plusieurs contraintes imposées par des entités externes (d'autres agents, l'organisation même, la société). Comme le montre cette thèse, l'autonomie sociale de décision est une caractéristique d'un agent, qui est directement liée à ces contraintes sociales. En conséquence, nous basons l'évaluation faite par un agent des contraintes qui lui sont imposées sur le concept d'autonomie. Cette approche est illustrée à l'aide d'un scénario d'intelligence ambiante qui a été implémenté et déployé sur des objets portables.

La Maison Intelligente est une résidence équipée de technologie informatique qui assiste ses habitant dans les situations diverses de la vie domestique en essayant de gérer de manière optimale leur confort et leur sécurité par action sur la maison. La détection des situations anormales est un des points essentiels d'un système de surveillance à domicile. Ces situations peuvent être détectées en analysant les primitives générées par les étages de traitement audio et par les capteurs de l'appartement. Par exemple, la détection de cris et de bruits sourds (chute d'un objet lourd) dans un intervalle de temps réduit permet d'inférer l'occurrence d'une chute. Le but des travaux de cette thèse est la réalisation d'un contrôleur intelligent relié à tous les périphériques de la maison capable de réagir aux demandes de l'habitant (par commande vocale) et de reconnaître des situations à risque ou détresse. Pour accomplir cet objectif, il est nécessaire de représenter formellement et raisonner sur des informations, le plus souvent temporelles, à des niveaux d'abstraction différents. Le principale défi est le traitement de l'incertitude, l'imprécision, et incomplétude, qui caractérisent les informations dans ce domaine d'application. Par ailleurs, les décisions prises par le contrôleur doivent tenir compte du contexte dans lequel une ordre est donné, ce qui nous place dans l'informatique sensible au contexte. Le contexte est composé des informations de haut niveau tels que la localisation, l'activité en cours de réalisation, la période de la journée. Les recherches présentées dans ce manuscrit peuvent être divisés principalement en trois axes: la réalisation des méthodes d'inférence pour acquérir les informations du contexte(notamment, la localisation de l'habitant y l'activité en cours) à partir des informations incertains, la représentation des connaissances sur l'environnement et les situations à risque, et finalement la prise de décision à partir des informations contextuelles. La dernière partie du manuscrit expose les résultats de la validation des méthodes proposées par des évaluations amenées à la plateforme expérimental Domus.

La notion de confort dans les habitats est une problématique majeure pour résoudre des problèmes écologiques (consommation et émissions des bâtiments), économiques (réduction de coûts d'exploitation) et sociaux (maintien et assistance à domicile) qui définissent le développement durable. Cependant, cette notion de confort est complexe, par le nombre de paramètres qu'elle intègre, paramètres à la fois humains (perception) et physiques (mesure). Notre étude vise à modéliser cette notion de confort dans un contexte d'habitat intelligent. L'habitat intelligent émerge depuis le début des années 2000, et se positionne en héritier de la domotique, bénéficiant des progrès technologiques illustrés par l'informatique ubiquitaire et l'intelligence artificielle, concepts formants l'intelligence ambiante. La première partie de notre étude consiste à définir l'habitat intelligent, en formalisant les acquis (domotique) et les problématiques de recherche, sous l'angle de la représentation de connaissances par les modèles. Notre approche du bâtiment intelligent nous à permis de définir un cadre d'interopérabilité : un intergiciel capable de concentrer les paramètres et commandes d'un environnement. Cette interopérabilité est nécessaire de par l'hétérogénéité des objets communicants qui composent un habitat : hétérogénéité des applications, des protocoles de communication, de savoir-faire et d'usages. Les travaux réalisés dans cette première partie de l'étude nous ont permis d'instrumenter une plate-forme d'expérimentation : la plateforme Domus. Ainsi, en reconstituant un appartement, et en le dotant d'objets communicants, nous avons pu mettre en œuvre, par le biais de l'interopérabilité, un environnement intelligent, environnement qui se caractérise par une forte densité d'information et une capacité de réaction. La réalisation de cette plate-forme est nécessaire pour aborder des thématiques diverses liées à l'habitat, comme le confort. En effet, l'intelligence ambiante apporte une nouvelle dimension dans ce cadre de recherche : l'ubiquité. La densité croissante de capteurs nous permet de collecter plus d'informations, non seulement sur l'environnement mais également sur l'utilisateur et son comportement, définissant ainsi une nouvelle approche du confort : le confort adaptatif. Les travaux sur l'étude du confort dans les bâtiments se focalisent sur le confort thermique. Dans nos travaux, nous avons voulu nous intéresser au confort multi-sensoriel. Celui-ci permet d'une part de prendre en compte l'ensemble des paramètres qui agrémentent un environnement (l'air, le son, la vue) mais permet également de nous intéresser aux effets sensoriels croisés que peuvent induire ces modalités sur l'occupant. Par exemple, on soupçonne la température d'éclairage (éclairage rouge/chaud, éclairage bleu/froid) d'avoir une incidence sur la perception thermique. Des expérimentations ont en effet démontré l'approche pratique et l'approche théorique de ces effets multi-sensoriels. La mise en place de notre cadre d'interopérabilité, en première partie, dans la plateforme Domus et les résultats de nos évaluations expérimentales, en seconde partie, sur le confort réalisés dans cette même plateforme, nous permettent de participer à la définition d'un " confort-mètre ", qui s'appuie à la fois sur les capteurs, les objets de l'habitat et la perception des habitants.

La notion de confort dans les habitats est une problématique majeure pour résoudre des problèmes écologiques (consommation et émissions des bâtiments), économiques (réduction de coûts d'exploitation) et sociaux (maintien et assistance à domicile) qui définissent le développement durable. Cependant, cette notion de confort est complexe, par le nombre de paramètres qu'elle intègre, paramètres à la fois humains (perception) et physiques (mesure). Notre étude vise à modéliser cette notion de confort dans un contexte d'habitat intelligent. L'habitat intelligent émerge depuis le début des années 2000, et se positionne en héritier de la domotique, bénéficiant des progrès technologiques illustrés par l'informatique ubiquitaire et l'intelligence artificielle, concepts formants l'intelligence ambiante. La première partie de notre étude consiste à définir l'habitat intelligent, en formalisant les acquis (domotique) et les problématiques de recherche, sous l'angle de la représentation de connaissances par les modèles. Notre approche du bâtiment intelligent nous à permis de définir un cadre d'interopérabilité : un intergiciel capable de concentrer les paramètres et commandes d'un environnement. Cette interopérabilité est nécessaire de par l'hétérogénéité des objets communicants qui composent un habitat : hétérogénéité des applications, des protocoles de communication, de savoir-faire et d'usages. Les travaux réalisés dans cette première partie de l'étude nous ont permis d'instrumenter une plate-forme d'expérimentation : la plateforme Domus. Ainsi, en reconstituant un appartement, et en le dotant d'objets communicants, nous avons pu mettre en œuvre, par le biais de l'interopérabilité, un environnement intelligent, environnement qui se caractérise par une forte densité d'information et une capacité de réaction. La réalisation de cette plate-forme est nécessaire pour aborder des thématiques diverses liées à l'habitat, comme le confort. En effet, l'intelligence ambiante apporte une nouvelle dimension dans ce cadre de recherche : l'ubiquité. La densité croissante de capteurs nous permet de collecter plus d'informations, non seulement sur l'environnement mais également sur l'utilisateur et son comportement, définissant ainsi une nouvelle approche du confort : le confort adaptatif. Les travaux sur l'étude du confort dans les bâtiments se focalisent sur le confort thermique. Dans nos travaux, nous avons voulu nous intéresser au confort multi-sensoriel. Celui-ci permet d'une part de prendre en compte l'ensemble des paramètres qui agrémentent un environnement (l'air, le son, la vue) mais permet également de nous intéresser aux effets sensoriels croisés que peuvent induire ces modalités sur l'occupant. Par exemple, on soupçonne la température d'éclairage (éclairage rouge/chaud, éclairage bleu/froid) d'avoir une incidence sur la perception thermique. Des expérimentations ont en effet démontré l'approche pratique et l'approche théorique de ces effets multi-sensoriels. La mise en place de notre cadre d'interopérabilité, en première partie, dans la plateforme Domus et les résultats de nos évaluations expérimentales, en seconde partie, sur le confort réalisés dans cette même plateforme, nous permettent de participer à la définition d'un « confort-mètre », qui s'appuie à la fois sur les capteurs, les objets de l'habitat et la perception des habitants. / The notion of comfort in homes is a major problem to solve environmental problems (consumption and emissions of buildings), economic (reduction of operating costs) and social (maintenance and home care) that define sustainable development. However, this notion of comfort is complicated by the number of parameters that integrates both human (perception) and physical (measurement) parameters. Our study aims to model the concept of comfort in a smart home. Smart homes emerged in the early 2000s, and are positioned as heir to home automation, benefiting from technological advances illustrated by ubiquitous computing and artificial intelligence, ambient intelligence concepts formants. The first part of this study was to define habitat intelligent, formalizing the gains (home automation) and research issues, in terms of knowledge representation by the models. Our approach to intelligent building allowed us to define a framework for interoperability: a middleware able to focus and control the parameters of an environment. This interoperability is required by the heterogeneity of communicating objects that make up a habitat: heterogeneity of applications, communication protocols, know-how and practices. This first part of the study allowed us to instrument an experimental platform: the platform Domus. Thus, by restoring an apartment, and by providing it with smart objects, we could implement, through interoperability, an intelligent environment, environment characterized by high information density and capacity reaction. The realization of this platform is needed to address various topics related to housing, such as comfort. Indeed, ambient intelligence brings a new dimension in this research framework: ubiquity. The increasing density of sensors allows us to collect more information, not only the environment but also on the user and its behavior, thus defining a new approach to comfort: Adaptive comfort. Most of the work focusing on thermal comfort, we are interested in multi-sensory comfort. This allows one hand to take into account all the parameters that enhances an environment (air, sound, sight) but also allows our attention to cross-sensory effects that can induce these terms on the occupier. For example, it is suspected the temperature light (red light / heat, light blue / cold) to affect the perception of heat. Experiments have shown the practical approach and the theoretical approach of multi-sensory effects. The results of this study will be led to participate in the definition of "comfortmeter", a tool to sense comfort for both habitat and the inhabitant.