Malgré des progrès récents, développer une application d'informatique ubiquitaire reste un défi à cause d'un manque de canevas conceptuels et d'outils aidant au développement. Ce défi implique de prendre en charge des objets communicants hétérogènes, de surmonter la complexité des technologies de systèmes distribués, de définir l'architecture d'une application, et d'encoder cela dans un programme. De plus, tester des applications d'informatique ubiquitaire est problématique car cela implique d'acquérir, de tester et d'interfacer une variété d'entités logicielles et matérielles. Ce procédé peut rapidement devenir coûteux en argent et en temps lorsque l'environment ciblé implique de nombreuses entités.Cette thèse propose une méthodologie outillée pour développer et tester des applications d'informatique ubiquitaire. Notre méthodologie fournit tout d'abord le langage de conception DiaSpec. Ce langage permet de définir une taxonomie d'entités spécifiques à un domaine applicatif, s'abstrayant ainsi de leur hétérogénéité. Ce langage inclut également une couche permettant de définir l'architecture d'une application. Notre suite outillée fournit un compilateur qui, à partir de descriptions DiaSpec, génère un canevas de programmation guidant les phases d'implémentation et de test. Afin d'aider à la phase de test, nous proposons une approche de simulation et un outil intégré dans notre méthodologie outillée : l'outil DiaSim. Notre approche utilise le support de test généré par DiaSpec pour tester les applications de manière transparente dans un environnement physique simulé. La simulation d'une application est rendue graphiquement dans un outil de visualisation 2D.Nous avons combiné DiaSim avec un langage dédié permettant de décrire les phénomènes physiques en tant qu'équations différentielles. Cette combinaison nous permet une simulation réaliste des applications d'informatique ubiquitaire. DiaSim a été utilisé pour simuler des applications dans des domaines applicatifs variés. Notre approche de simulation a également été appliquée à un système avionique, démontrant la généralité de notre approche de simulation. / Despite much progress, developing a pervasive computing application remains a challenge because of a lack of conceptual frameworks and supporting tools. This challenge involves coping with heterogeneous devices, overcoming the intricacies of distributed systems technologies, working out an architecture for the application, and encoding it into a program. Moreover, testing pervasive computing applications is problematic because it requires acquiring, testing and interfacing a variety of software and hardware entities. This process can rapidly become costly and time-consuming when the target environment involves many entities.This thesis proposes a tool-based methodology for developing and testing pervasive computing applications. Our methodology first provides the DiaSpec design language that allows to define a taxonomy of area-specific building-blocks, abstracting over their heterogeneity. This language also includes a layer to define the architecture of an application. Our tool suite includes a compiler that takes DiaSpec design artifacts as input and generates a programming framework that supports the implementation and testing stages.To address the testing phase, we propose an approach and a tool integrated in our tool-based methodology, namely DiaSim. Our approach uses the testing support generated by DiaSpec to transparently test applications in a simulated physical environment. The simulation of an application is rendered graphically in a 2D visualization tool.We combined DiaSim with a domain-specific language for describing physical environment phenomena as differential equations, allowing a physically-accurate testing. DiaSim has been used to simulate various pervasive computing systems in different application areas. Our simulation approach has also been applied to an avionics system, which demonstrates the generality of our parameterized simulation approach.

Malgré des avancées considérables dans le domaine de l'annotation automatique de gènes, l'annotateur de référence reste l'expert humain. Nous avons donc développé Exogean, une méthode automatique qui suit le même processus que l'expert humain. Pour cela, Exogean utilise des multi-graphes orientés acycliques colorés (DACMs) où les sommets sont des objets biologiques, et les multiples couleurs d'arêtes entre les sommets sont des relations entre ces objets. Les DACMs sont parcourus suivant des chemins qui répliquent les règles suivies par l'expert humain lorsqu'il analyse les données.<br /><br />Le fait que les règles heuristiques utilisées par l'expert soient de différentes natures, soient susceptibles d'évoluer au cours du temps et s'appliquent à des ressources de types différents, a fait ressortir le besoin d'un cadre formel à la fois flexible, intuitif et générique pour l'annotation de gènes. Nous avons donc également développé DACMLang, un langage dédié à l'annotation de gènes fondé sur les DACMs.

De nos jours, les processus métiers permettent une automatisation croissante des tâches et des interconnexions complexes au sein du même système et entre différents systèmes, ce qui est particulièrement facilité par l'émergence des services Web. Dans ce contexte, les tâches de spécification et de vérification de la conformité pendant l'exécution deviennent particulièrement intéressantes. Dans cette thèse, on s'intéresse à deux aspects, le monitoring et la sécurité dans le contexte de l'Architecture Orienté Service (SOA). Ainsi, nous proposons une approche fondée sur le concept de vue et une plateforme qui vise le monitoring de la conformité des processus métiers pendant leur exécution. Ainsi, nous avons développé un langage de monitoring appelé BPath, qui est un langage basé sur XPath, qui offre entre autres, la possibilité de spécifier et de vérifier des propriétés de la logique temporelle linéaire et hybride, des requêtes visant à évaluer des indicateurs quantitatifs sur l'exécution d'un processus métier, ceci dans le but de détecter toute violation des règles de conformité pendant l'exécution.Une des préoccupations spécifiques du monitoring de la conformité pour les environnements basés sur SOA est la sécurité. Ainsi, nous proposons une architecture de sécurité fondée sur des langages dédiés (DSL) pour SOA. Nous avons particulièrement développé une DSL graphique pour faciliter la spécification et la génération des contrôles d'accès. Nos approches sont mises en œuvre et intégrés dans une plateforme développée dans le cadre du projet Européen COMPAS qui vise à assurer la conformité de bout en bout dans les environnements basés sur SOA.

La notion de contexte est fondamentale dans le champ de l’informatique ubiquitaire. En particulier lorsque des services assistent un utilisateur dans ses activités quotidiennes. Parce qu’elle implique plusieurs disciplines, une maison équipée d’informatique ubiquitaire dédiée au maintien à domicile de personnes âgées demande l’implication d’une variété d’intervenants, tant pour concevoir et développer des services d’assistance, que pour déployer et maintenir l’infrastructure sous-jacente. Cette grande diversité d’intervenants correspond à une diversité de contextes. Ces différents contextes sont généralement étudiés séparément, empêchant toute synergie. Cette thèse présente une méthodologie permettant d’unifier la conception et le développement de services sensibles au contexte et de répondre aux besoins de tout type d’intervenant. Dans un premier temps, nous traitons les besoins des intervenants concernant l’infrastructure de capteurs/actionneurs : installation, maintenance et exploitation. Le modèle d’infrastructure de capteurs et un ensemble de règles en résultant permettent de superviser en continu l’infrastructure et de détecter des dysfonctionnements. Cette supervision simplifie le processus de développement d’applications, en faisant abstraction des problèmes d’infrastructure. Dans un second temps, nous analysons un large éventail de services d’assistance domiciliaire dédié aux personnes âgées, en considérant la variété des besoins des intervenants. Grâce à cette analyse, nous généralisons l’approche de modèle d’infrastructure à tout type de services. Notre méthodologie permet de définir des services de façon unifiée, à travers un langage dédié, appelé Maloya, exprimant des règles manipulant les concepts d’état et d’évènement. Nous avons développé un compilateur de notre langage vers un langage événementiel dont l’exécution s’appuie sur un moteur de traitement d’évènements complexes (CEP). Nous avons validé notre approche en définissant un large éventail de services d’assistance à la personne, à partir de services existants, et concernant l’ensemble des intervenants du domaine. Nous avons compilé et exécuté les services Maloya sur un moteur de traitement d’évènements complexes. Les performances obtenues en terme de latence et d’occupation mémoire sont satisfaisantes pour le domaine et compatible avec une exécution 24 heures sur 24 sur le long terme. / The notion of context is fundamental to the field of pervasive computing, and in particular when such services are dedicated to assist a user in his daily activities. Being at the crossroad of various fields, a context-aware home dedicated to aging in place involves a variety of stakeholders to design and develop assistive services, as well as to deploy and maintain the underlying infrastructure. This considerable diversity of stakeholders raises correspondingly diverse context dimensions : each service relies on specific contexts (e.g., sensor status for a maintenance service, fridge usage for a meal activity recognition service). Typically, these contexts are considered separately, preventing any synergy. This dissertation presents a methodology for unifying the design and development of various domestic context-aware services, which addresses the requirements of all the stakeholders. In a first step, we handle the needs of stakeholders concerned by the sensors infrastructure : installers, maintainers and operators. We define an infrastructure model of a home and a set of rules to continuously monitor the sensor infrastructure and raise failure when appropriate. This continuous monitoring simplifies application development by abstracting it from infrastructure concerns. In a second step, we analyze a range of services for aging in place, considering the whole diversity of stakeholders. Based on this analysis, we generalize the approach developed for the infrastructure to all assistive services. Our methodology allows to define unified services, in the form of rules processing events and states. To express such rules, we define a domain-specific design language, named Maloya. We developed a compiler from our langage using as a backend an event processing language, which is executed on a complex event processing (CEP) engine. To validate our approach, we define a wide range of assistive services with our language, which reimplement existing deployed services belonging to all of the stakeholders. These Maloya services were deployed and successfully tested for their effectiveness in performing the specific tasks of the stakeholders. Latency and memory consumption performance turned out to be fully compatible with a 24/7 execution in the long run.

Dans les domaines critiques tels que l’avionique, le ferroviaire ou encore l’automobile, il faut, afin de pouvoir certifier un système, démontrer qu’il réalise la fonction pour laquelle il a été conçu, selon des exigences temporelles spécifiées. En effet, un rendu temporel trop long peut rendre des données erronées, et ainsi mettre en danger la sûreté des personnes. Aujourd’hui, la plupart des approches proposent d’assurer ces exigences de Qualité de service au niveau des couches basses, e.g., au travers d’une bande passante déterministe, d’allocation statique d’intervalles de temps, et d’un ordonnancement prédéfini. Ces contraintes assurent que les applications ne peuvent dépasser le temps d’exécution alloué ; les applications récupèrent de ce fait des exigences qui sont découplées de leur fonctionnalité. En revanche, il faut aussi pouvoir certifier des exigences temporelles spécifiques à une application. De là, les garanties au niveau des couches basses ne sont plus suffisantes. Il faudrait pouvoir prendre en compte ces exigences dès la phase de conception des applications. Aujourd’hui, la plupart des approches existant dans ce domaine se concentrent sur le support de QoS à des phases isolées du processus de développement logiciel, empêchant la traçabilité des exigences. Cette thèse propose une approche dirigée par la conception pour supporter les exigences de QoS tout au long du processus de développement logiciel, intégrée dans une méthodologie outillée, appelée DiaSuite. L’extension de QoS enrichit le langage de conception DiaSpec avec la capacité d’instancier les exigences de QoS sur les composants logiciels. Un support de surveillance à l’exécution de ces exigences temporelles est ensuite généré, directement à partir de la spécification. Cette thèse intègre uniformément les concepts temporels avec les concepts de gestion d’erreurs, au travers de la méthodologie DiaSuite, afin de proposer une couche de supervision qui puisse effectuer une reconfiguration applicative, dans le cas de violation de contrat de QoS. Les contributions de cette thèse sont évaluées au regard du respect des critères de cohérence et de conformité, illustrés au travers d’une étude de cas dans le domaine avionique. / In critical domains such as avionics, railways or automotive, to certify a system, it is required to demonstrate that it achieves its function, with respect to specified timing requirements. Indeed, longer-than-predicted function computing can make data erroneous, leading potentially to endanger people lives. Today, most approaches propose to ensure these Quality of Service requirements at platform level, e.g., through deterministic bandwidth, static time slots allocation and predefined scheduling. These constraints ensure applications can’t overpass allocated time slots; applications are then fed with requirements decoupled to their functionality. However, it shall be possible to certify timing requirements, dedicated to an application. Hence, guarantees at platform-level are not sufficient anymore. It should be possible to take into account these requirements from the stage of application design. Today, most of existing approaches in this domain, focus on supporting QoS at individual stages of the software development process, preventing requirements traceability. This thesis proposes a design-driven approach to supporting QoS throughout software development process, integrated in a tool-based methodology, namely DiaSuite. The QoS extension enriches the DiaSpec design language, with the capability to instantiate QoS requirements onto software components. A runtime execution support to monitoring these timing requirements, is then generated, directly from the specification. This thesis uniformly integrates timing concepts with error ones, around DiaSuite methodology, to propose a supervision layer that could lead to application reconfiguration in case of QoS contract violation. Contributions of this thesis are evaluated through respect of coherence and conformance critera, illustrated through a case study in avionics.

La musique mixte se caractérise par l’association de musiciens instrumentistes et de processus électroniques pendant une performance. Ce domaine soulève des problématiques sur l’écriture de cette interaction et sur les mécanismes qui permettent d’exécuter des programmes dans un temps partagé avec les musiciens.Ce travail présente le système temps réel Antescofo et son langage dédié. Il permet de décrire des scénarios temporels où des processus sont calculés et ordonnancés en interaction avec un environnement musical. Antescofo couple un système de suivi de partition avec un système réactif temporisé.L’originalité du système réside dans la sémantique temporelle du langage adaptée aux caractéristiques critiques de l’interaction musicale. Le temps et les événements peuvent s’exprimer de façon symbolique dans une échelle en secondes ou dans des échelles relatives à des tempos.Nous présenterons les domaines de recherche apparentés à Antescofo en musique et en informatique, les caractéristiques du langage et de la partie réactive d’Antescofo qui ont été développés pendant cette thèse en particulier les stratégies synchronisations et les différents contrôles du temps et des évènements permis par le système. Nous donnerons une sémantique du langage qui formalise le fonctionnement du moteur d’exécution. À travers une série d’exemples d’applications issues de collaborations artistiques, nous illustrerons les interactions temporelles qu’il faut gérer entre une machine et un instrumentiste lors d’un concert. Le système a pu être validé à travers de nombreux concerts par différents orchestres d’envergure internationale. / Mixed music is the association in live performance of human musicians and computer mediums, interacting in real-time. Authoring the interaction between the humans and the electronic processes, as well as their real-time implementation, challenge computer science in several ways. This contribution presents the Antescofo real-time system and its domain specific language. Using this language a composer is able to describe temporal scenarios where electronic musical processes are computed and scheduled in interaction with a live musician performance. Antescofo couples artificial machine listening with a reactive and temporized system. The challenge in bringing human actions in the loop of computing is strongly related the specification and the management of multiple time frameworks and timeliness of live execution despite heterogeneous nature of time in the two mediums. Interaction scenarios are expressed at a symbolic level through the management of musical time (i.e., events like notes or beats in relative tempi) and of the physical time (with relationships like succession, delay, duration, speed between the occurrence of the events during the performance on stage). Antescofo unique features are presented through a series of examples which illustrate how to manage execution of different audio processes through time and their interactions with an external environment. The Antescofo approach has been validated through numerous uses of the system in live electronic performances in contemporary music repertoire by various international music ensembles.

Développer des ressources lexico-sémantiques pour le Traitement Automatique des Langues Naturelles est un enjeu majeur du domaine. Ces ressources explicitant notamment des connaissances que seuls les humains possèdent, ont pour but de permettre aux applications de TALNune compréhension de texte assez fine et complète. De nouvelles approches populaires de construction de ces dernières impliquant l'externalisation ouverte (crowdsourcing) émergent en TALN. Elles ont confirmé leur efficacité et leur pertinence. Cependant, les ressources obtenues ne sont pas exemptes d'informations erronées ou de silences causés par l'absence de certaines relations sémantiques pertinentes et primordiales pour la bonne qualité. Dans ce travail de recherche, nous prenons comme exemple d'étude le réseau lexico-sémantique du projet JeuxDeMots et nous proposons un système de consolidation endogène pour ce type de réseaux.Ce système se base principalement sur l'enrichissement du réseau par l'inférence et l'annotation de nouvelles relations à partir de celles existantes, ainsi que l'extraction de règles d'inférence permettant de (re)générer une grande partie du réseau. Enfin, un langage dédié de manipulation du système de consolidation et du réseau lexico-sémantique est conçu et un premier prototype a été implémenté. / Developing lexico-semantic resources is a major issue in the Natural Language Processing field.These resources, by making explicit inter alia some knowledge possessed only by humans, aim at providing the ability of a precise and complete text understanding to NLP tasks. Popular resources-building strategies involving crowdsourcing are flowering in NLP and are proved to be successful. However, the resulted resources are not free of errors and lack some important semantic relations. In this PhD thesis, we used the french lexico-semantic network from the project JeuxDeMots as a case-study. We designed an endogenous consolidation system for this type of networks based on inferring and annotating new semantic relations using the already existing ones, as well as extracting and proposing inference rules able to (re)generate a considerable part of the network. In addition, we conceived a domain specific language for manipulating the consolidation system along with the network itself and a prototype was implemented.

Dans le domaine des plates-formes ouvertes, l’utilisation des cadriciels (frameworks) enrichis par des déclarations pour exprimer les permissions de l’application est de plus en plus répandue. Ceci est une réaction logique au fait qu’il y a une explosion d’adoption des appareils embarqués et mobiles. Leur omniprésence dans notre vie quotidienne engendre des craintes liées à la sécurité et à la vie privée, car l’usager partage de plus en plus ses données et ressources privées avec des tiers qui développent des applications auxquelles on n’a pas de raison de faire confiance. Malheureusement, la manière dont ces langages de spécification ainsi que ces cadres d’applications sont développés est généralement assez ad hoc et repose sur un domaine d’application et un langage de programmation fixes. De plus, ces cadriciels ne sont pas assez restrictifs pour régler le problème de la fuite de données privées et ne donnent souvent pas non plus assez d’informations à l’usager sur le comportement attendu de l’application. Cette thèse présente une méthodologie généraliste pour développer des cadriciels dirigés par des déclarations, qui cible un spectre large de langages de programmation. Nous montrons comment des langages de déclaration expressifs permettent de spécifier avec modularité les droits d’accès aux ressources ainsi que le flux de contrôle d’une telle application. Ces langages peuvent ensuite être compilés en un cadriciel garantissant à l’usager final le respect de ces permissions. Par rapport aux cadriciels existants, notre méthodologie permet de guider la personne qui développe des applications à partir des spécifications ainsi que d’informer l’usager final sur l’usage des ressources sensibles. Contrairement aux travaux existants, la méthodologie présentée dans cette thèse ne repose par sur un langage de programmation particulier. Nous montrons comment mettre en oeuvre de tels cadriciels dans un spectre de langages : des langages avec typage statique ou dynamique, et suivant le paradigme objet ou fonctionnel. L’efficacité de l’approche est montrée à travers des prototypes dans le domaine des applications mobiles dans deux langages très différents, à savoir Java et Racket, ce qui montre la généralité de notre approche. / In the domain of open platforms, it has become common to use application programming frameworks extended with declarations that express permissions of applications. This is a natural reaction to ever more widespread adoption of mobile and pervasive computing devices. Their wide adoption raises privacy and safety concerns for users, as a result of the increasing number of sensitive resources a user is sharing with non-certified third-party application developers. However, the approach to designing these declaration languages and the frameworks that enforce their requirements is often ad hoc, and limited to a specific combination of application domain and programming language. Moreover, most widely used frameworks fail to address serious privacy leaks, and, crucially, do not provide the user with insight into application behaviour. This dissertation presents a generalised methodology for developing declaration-driven frameworks in a wide spectrum of host programming languages. We show that rich declaration languages, which express modularity, resource permissions and application control flow, can be compiled into frameworks that provide strong guarantees to end users. Compared to other declaration-driven frameworks, our methodology provides guidance to the application developer based on the specifications, and clear insight to the end user regarding the use of their private resources. Contrary to previous work, the methodology we propose does not depend on a specific host language, or even on a specific programming paradigm. We demonstrate how to implement declaration-driven frameworks in languages with static type systems, completely dynamic languages, object-oriented languages, or functional languages. The efficacy of our approach is shown through prototypes in the domain of mobile computing, implemented in two widely differing host programming languages, demonstrating the generality of our approach.

La Programmation Orientée Langage est un paradigme de programmation qui tente, par la technique de méta-programmation, de changer les habitudes des développeurs de systèmes informatiques en leur permettant de "travailler en termes de concepts et notions du problème à résoudre, au lieu d'être toujours obligés de traduire leurs idées aux notions qu'un langage généraliste est capable de comprendre" (Ward et Sergey). Le développement de logiciels passe de ce fait par la conception de langages dédiés : on définit un ou plusieurs langages qui capturent les caractéristiques du domaine étudié, puis on écrit les applications visées en utilisant ces langages. Dans cette thèse, nous proposons une démarche méthodologique de développement logiciel reposant sur ce concept. Il s'agit de conduire la même démarche méthodologique au niveau des langages que ce qui est classiquement fait au niveau des composants logiciels. En l'occurrence, nous utilisons le formalisme des grammaires attribuées pour tenter de répondre à la question suivante : comment peut-on créer de nouveaux langages par composition de langages réutilisables existants ? Nous tirons profit de leur traduction en algèbres de combinateurs fonctionnels pour définir des spécifications exécutables de langages dédiés (vus comme composants logiciels), plongés dans le langage fonctionnel pur Haskell. \' partir d'exemples significatifs d'extension et de réutilisation de langages dédiés (par stratification de ceux-ci, ou par changement de monade), nous proposons un typage de langages dédiés en vue de leur assemblage et leur réutilisation. Pour illustrer cette démarche, nous décrivons un langage dédié (bibliothèque de combinateurs) pour l'édition de documents structurés. Un document y est représenté par un zipper attribué, une structure arborescente localisable, représentant un arbre et son contexte, et caractérisée par une grammaire attribuée. L'édition consiste alors à la modification interactive de cette structure ; ce qui entraîne une réévaluation totale ou partielle des attributs. L'édition peut aussi être réalisée à travers une vue abstraite obtenue par projection de la structure concrète. Ce qui pose le problème de \textit, un problème familier de la communauté des bases de données, auquel nous donnons une solution grâce à nos combinateurs d'éditeurs.

Le calcul de la distribution du champ magnétique est basé sur la formulation en potentiel scalaire magnétique dans le contexte des éléments finis nodaux. Une amélioration de la formulation a été apportée en tenant compte de la perméabilité élevée des matériaux magnétiques et du problème de connexité. La formulation en potentiel scalaire a été généralisée par l'introduction du couplage entre équations de champ et de circuits électriques. Un calcul préliminaire d'un potentiel vecteur électrique autorise la prise en compte de tout type de bobines, filaire ou massive. La résolution simultanée des équations de champ et de circuits mise en oeuvre permet traiter les problèmes à courant ou tension imposés et comportant des circuits d'alimentation avec des composants électroniques. Ces travaux sont validés sur plusieurs applications industrielles. Au cours du déroulement de ces travaux, nous avons été amené à développer une méthode de gestion robuste pour des conditions aux limites complexes et un langage dédié de haut niveau pour automatiser la mise en oeuvre de notre démarche.