Nous présentons dans ce document notre projet de recherche dans le cadre de la maitrise en informatique de l'université du Québec à Montréal. Dans le cadre de cette maîtrise nous avons conçu un langage de modélisation de réseaux sociaux permettant de modéliser plusieurs réseaux sociaux simultanément. Nous voulions que ce langage soit proche du langage naturel afin d'être accessible aux néophytes en informatique. Nous avons également réalisé une plate-forme permettant l'exécution de ce langage. La conception de ce langage est motivée par le fait que généralement au sein d'un ensemble social donné il existe plusieurs types d'interactions sociales simultanément. Par exemple si nous considérons le groupe social constitué par l'ensemble des employés d'une entreprise, il existe souvent des relations de collaboration mais également des relations d'amitié et/ou des relations de conseil entre les employés de l'entreprise. L'étude des réseaux sociaux doit souvent prendre en compte tous les types de relations présentes dans un ensemble social afin de bien comprendre l'évolution de cet ensemble social. Dans le but de mettre en pratique le langage que nous avons conçu nous avons étudié la corrélation entre plusieurs réseaux sociaux. Nous avons également comparé notre plate-forme avec les outils d'analyse et de simulation de réseaux disponibles sur le marché actuellement. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : réseaux sociaux, analyse de réseaux, simulation, réseaux multiplexes

L'avènement de l'IDM (Ingénierie Dirigée par les Modèles) a suscité beaucoup d'intérêt de la part des organisations qui de fait commencent à transformer leur processus de développement traditionnel en un processus de développement dirigé par les modèles, appelé aussi processus IDM.Au moment où ces processus commencent à émerger, nous notons l'absence d'un langage dédié pour les modéliser et les mettre en œuvre. Le standard SPEM 2.0 propose des concepts génériques qui sont supposés être capables de décrire tout type de processus logiciel. Cependant, les concepts de SPEM ne capturent pas la nature exacte des processus IDM. D'autre part, une autre insuffisance majeure de SPEM réside dans le fait qu'il n'intègre pas les concepts relatifs à la mise en œuvre des processus.L'objectif de cette thèse est triple : (1) proposer une extension de SPEM dans laquelle les concepts centraux des processus IDM sont réifiés ; (2) proposer un langage dédié à la modélisation comportementale des processus IDM ; (3) proposer une architecture conceptuelle d'un environnement logiciel d'aide à la modélisation et à la mise en œuvre des processus IDM.Pour valider notre approche, un prototype a été développé sous l'environnement TOPCASED. Ce prototype fournit d'une part un éditeur graphique pour la modélisation structurelle et comportementale des processus IDM et d'autre part un environnement de mise en œuvre s'appuyant sur les modèles comportementaux des processus. Nous avons également appliqué notre approche à une étude de cas significatif: le processus UWE (UML-based Web Engineering), qui est un processus IDM dédié au développement d'applications web.

L'engouement du grand public pour les applications mobiles, dont le nombre ne cessede croître, a rendu les utilisateurs de plus en plus exigeants quant à la qualité de cesapplications. Seule une procédure de test efficace permet de répondre à ces exigences.Dans le contexte des applications embarquées sur téléphones mobiles, le test est unetâche coûteuse et répétitive principalement à cause du nombre important de terminauxmobiles qui sont tous différents les uns des autres.Nous proposons dans cette thèse le langage MATeL, un DSML (Domain-Specific ModelingLanguage) qui permet de d’écrire des scénarios de test spécifiques aux applicationsmobiles. Sa syntaxe abstraite, i.e. un méta modèle et des contraintes OCL, permet auconcepteur de manipuler les concepts métier du test d'applications mobiles (testeur, mobileou encore résultats attendus et résultats obtenus). Par ailleurs, il permet d'enrichirces scénarii avec des points de variabilité qui autorisent de spécifier des variations dansle test en fonction des particularités d'un mobile ou d'un ensemble de mobiles. La syntaxeconcrète de MATeL, qui est inspirée de celle des diagrammes de séquence UML,ainsi que son environnement basé sur Eclipse permettent à l'utilisateur de concevoir desscénarii relativement facilement.Grâce à une plateforme de test en ligne construite pour les besoins de notre projet,il est possible d'exécuter les scénarii sur plusieurs téléphones différents. La démarcheest illustrée dans cette thèse à travers des cas d'utilisation et des expérimentations quiont permis de vérifier et valider notre proposition. / Mobile applications have increased substantially in volume with the emergence ofsmartphones. Ensuring high quality and successful user experience is crucial to the successof such applications. Only an efficient test procedure allows developers to meet these requirements. In the context of embedded mobile applications, the test is costly and repetitive. This is mainly due to the large number of different mobile devices. In this thesis, we describe MATeL, a Domain-Specific Modeling Language (DSML) for designing test scenarios for mobile applications. Its abstract syntax, i.e. a meta model and OCL constraints, enables the test designer to manipulate mobile applications testing concepts such as tester, mobile or outcomes and results. It also enables him/her to enrich these scenarios with variability points in the spirit of Software Product-Line engineering, that can specify variations in the test according to the characteristics of one mobile or a set of mobiles. The concrete syntax of MATeL that is inspired from UML sequence diagrams and its environment based on Eclipse allow the user to easily develop scenarios. MATeL is built upon an industrial platform (a test bed) in order to be able to run scenarios on several different phones. The approach is illustrated in this thesis through use cases and experiments that led to verify and validate our contribution.

La conception d’un langage de modélisation pour domaine spécifique (DSML) implique la conception d’un outillage dédié qui met en oeuvre des fonctionnalités de traitement et d’analyse pour ce langage. Dans bien des cas, les fonctionnalités à mettre en oeuvre existent déjà , mais elles s’appliquent à des portions ou à des variantes du DSML que le concepteur manipule. Réutiliser ces fonctionnalités existantes est un moyen de simplifier la production de l’outillage d’un nouveau DSML. La réutilisation implique que les données du DSML soient adaptées afin de les rendre valides du point de vue de la fonctionnalité à réutiliser. Si l’adaptation est faite et les données sont placées dans le contexte de la fonctionnalité, elle peut être réutilisée. Le résultat produit par l’outil reste dans le contexte de l’outil et il doit être adapté afin de le placer dans le contexte du DSML (migration inverse). Dans ce cadre, la réutilisation n’a de sens que si les deux adaptations de données sont peu coûteuses. L’objectif de cette thèse est de proposer un mécanisme qui intègre la migration, la réutilisation et la migration inverse. La principale contribution est une approche qui facilite la réutilisation de fonctionnalités existantes via des migrations de modèles. Cette approche facilite la production de l’outillage d’un DSML. Elle permet de faire des migrations réversibles entre deux DSMLs sémantiquement proches. L’utilisateur est guidé lors du processus de réutilisation pour fournir rapidement l’outillage complet et efficace d’un DSML. L’approche a été formalisée et appliquée à un DSML (Orcc) dans le contexte des MPSoC. / Designers of domain specific modeling languages (DSMLs) must provide all the tooling of these languages. In many cases, the features to be developped already exist, but it applies to portions or variants of the DSML.One way to simplify the implementation of these features is by reusing the existing functionalities. Reuse means that DSML data must be adapted to be valid according to the functionality to be reused. If the adaptation is done and the data are placed in the context of the functionality, it can be reused. The result produced by the tool remains in the context of the tool and it must be adapted to be placed in the context of the DSML (reverse migration).In this context, reuse makes sense only if the migration and the reverse migration are not very expensive. The main objective of this thesis is to provide a mechanism to integrate the migration, the reuse and the reversemigration and apply them efficiently. The main contribution is an approach that facilitates the reuse of existing functionalities by means of model migrations. This approach facilitates the production of the tooling for a DSML. It allows reversible migration between two DSMLs semantically close. The user is guided during the ruse process to quickly provide the tooling of his DSML.The approach has been formalised et applied to a DSML (Orcc) in the context of the MPSoC.

Cette thèse en informatique se place dans le domaine des Environnements Informatiques pour l'Apprentissage Humain. Durant une activité d'apprentissage, de nombreuses informations peuvent être recueillies et interprétées pour constituer un profil, en termes de connaissances, compétences, conceptions ou comportements d'un apprenant ou d'un groupe d'apprenants. Ces profils peuvent différer de part leur intention pédagogique, leur contenu, leur structuration, leur présentation. Par ailleurs, les acteurs de la situation d'apprentissage concernés par ces profils sont divers.<br /><br />Il n'existe pas à l'heure actuelle de solution technique permettant de réutiliser ces profils hétérogènes. Cette thèse cherche donc à proposer des modèles et des outils permettant la réutilisation pour les différents acteurs de profils d'apprenants créés par d'autres.<br /><br />Dans nos travaux, nous proposons le modèle de processus de gestion de profils REPro (Reuse of External Profiles). Pour permettre la réutilisation de profils hétérogènes, nous proposons de les réécrire selon un formalisme commun qui prend la forme d'un langage de modélisation de profils, le langage PMDL (Profiles MoDeling Language). Nous définissons ensuite un ensemble d'opérateurs permettant la transformation des profils ainsi harmonisés, ou de leur structure, tels que l'ajout d'éléments dans le profil, ou la création d'un profil de groupe à partir de profils individuels. Ces propositions ont été mises en œuvre au sein de l'environnement EPROFILEA du projet PERLEA (Profils d'Élèves Réutilisés pour L'Enseignant et l'Apprenant), avant d'être mises à l'essai auprès d'enseignants en laboratoire.

L’avènement de l’IDM (Ingénierie Dirigée par les Modèles) a suscité beaucoup d’intérêt de la part des organisations qui de fait commencent à transformer leur processus de développement traditionnel en un processus de développement dirigé par les modèles, appelé aussi processus IDM.Au moment où ces processus commencent à émerger, nous notons l’absence d’un langage dédié pour les modéliser et les mettre en œuvre. Le standard SPEM 2.0 propose des concepts génériques qui sont supposés être capables de décrire tout type de processus logiciel. Cependant, les concepts de SPEM ne capturent pas la nature exacte des processus IDM. D’autre part, une autre insuffisance majeure de SPEM réside dans le fait qu’il n’intègre pas les concepts relatifs à la mise en œuvre des processus.L’objectif de cette thèse est triple : (1) proposer une extension de SPEM dans laquelle les concepts centraux des processus IDM sont réifiés ; (2) proposer un langage dédié à la modélisation comportementale des processus IDM ; (3) proposer une architecture conceptuelle d’un environnement logiciel d’aide à la modélisation et à la mise en œuvre des processus IDM.Pour valider notre approche, un prototype a été développé sous l’environnement TOPCASED. Ce prototype fournit d’une part un éditeur graphique pour la modélisation structurelle et comportementale des processus IDM et d’autre part un environnement de mise en œuvre s’appuyant sur les modèles comportementaux des processus. Nous avons également appliqué notre approche à une étude de cas significatif: le processus UWE (UML-based Web Engineering), qui est un processus IDM dédié au développement d’applications web. / With the emergence of MDE, many organizations have been starting to transform their traditional software development processes into model-driven processes. Kleppe and al. define a model-driven software development as “a process of developing software using different models on different levels of abstraction with (automated) transformations between these models”.While model-driven development processes – called MDE processes – have started to appear, a tool-supported Process Modeling Language (PML) for describing and enacting such processes is still lacking. The concepts of SPEM 2.0 are quite generic since they are supposed to allow describing any kind of software. However, SPEM 2.0 concepts do not succeed in capturing the exact nature of most activities and artifacts of model-driven development. In addition, another major weakness of SPEM 2.0 is the lack of concepts for process enactment.The objective of this thesis is threefold: (1) provide an extension of SPEM that reifies the MDE concepts; (2) provide a language dedicated to behavioral modeling of MDE processes; (3) provide a conceptual architecture of a PSEE (Process-centered Software Engineering Environment) that guides process designer at modeling phase and developers at enactment time.To validate our approach, a prototype of this PSEE is developed under the TOPCASED environment. This prototype provides a graphical editor for structural and behavioral modeling of MDE processes, and a process enactment engine based on process behavior models. We have also applied our approach to a significant case study: the UWE (UML-based Web Engineering) process, which is a MDE process dedicated to web applications development.

Les techniques dynamiques de vérification et validation (V&V) de modèles sont nécessaires pour assurer la qualité des modèles exécutables. La plupart de ces techniques reposent sur la concept de trace d'exécution, une séquence contenant un ensemble d'informations sur une exécution. Par conséquent, pour permettre la V&V dynamique de modèles exécutables conformes à n'importe quel langage de modélisation dédié exécutable (LMDx), il est crucial de fournir des outils pour construire et manipuler toutes sortes de traces d'exécution. À cet effet, nous proposons d'abord une approche de clonage efficace de modèles afin de pouvoir construire des traces d'exécution génériques à base de clones. À l'aide d'un générateur aléatoire de métamodèles, nous montrons que cette approche passe à l'échelle avec seulement un léger surcoût lors de la manipulation de clones. Nous présentons ensuite une approche générative pour définir des métamodèles dédiés et multidimensionnels pour représenter des traces d'exécution, qui consiste à créer la structure de données spécifique aux traces d'exécution d'un LMDx donné. Ainsi, les traces d'exécution de modèles conformes à ce LMDx peuvent être capturées et manipulées efficacement de manière dédiée et à l'aide de différentes dimensions. Nous appliquons cette approche à deux techniques de V&V dynamiques existantes, à savoir la différentiation sémantique et le débogage omniscient. Nous montrons qu'un tel métamodèle de traces d'exécution généré fournit une bonne facilité d'usage et un bon passage à l'échelle pour la V&V dynamique au plus tôt pour n'importe quel LMDx. Nous avons intégré notre travail au sein du GEMOC Studio, un environnement de définition de langages et de modélisation issu de l'initiative internationale du même nom. / Dynamic verification and validation (V&V) techniques are required to ensure the correctness of executable models. Most of these techniques rely on the concept of execution trace, which is a sequence containing information about an execution. Therefore, to enable dynamic V&V of executable models conforming to any executable domain-specific modeling language (xDSML), it is crucial to provide efficient facilities to construct and manipulate all kinds of execution traces. To that effect, we first propose a scalable model cloning approach to conveniently construct generic execution traces using model clones. Using a random metamodel generator, we show that this approach is scalable in memory with little manipulation overhead. We then present a generative approach to define multidimensional and domain-specific execution trace metamodels, which consists in creating the execution trace data structure specific to an xDSML. Thereby, execution traces of models conforming to this xDSML can be efficiently captured and manipulated in a domain-specific way. We apply this approach to two existing dynamic V&V techniques, namely semantic differencing and omniscient debugging. We show that such a generated execution trace metamodel provides good usability and scalability for dynamic early V&V support for any xDSML. Our work have been implemented and integrated within the GEMOC Studio, which is a language and modeling workbench resulting from the eponym international initiative.

Dans le contexte de l'Ingénierie Dirigée par les Modèles, l'utilisation de multiples paradigmes de modélisation pour développer un système complexe est à la fois inévitable et essentielle. Les modèles qui représentent un tel système sont donc hétérogènes, ce qui rend tout raisonnement global sur le système difficile. L'objectif de la modélisation multi-paradigme est de faciliter l'utilisation conjointe de modèles hétérogènes pendant le cycle de développement. Les travaux exposés dans cette thèse concernent l'étude de l'hétérogénéité des modèles et la conception d'une approche pour la modélisation multi-paradigme des systèmes. Nous caractérisons les causes de l'hétérogénéité des modèles par rapport au cycle de développement puis identifions différents types d'hétérogénéité. En nous basant sur ces causes d'hétérogénéité, nous proposons un cadre d'étude pour le domaine de la modélisation multi-paradigme avec différents axes de recherche. La multidisciplinarité de la modélisation multi-paradigme rend applicables des techniques issues de différents domaines. Nous proposons un état de l'art et une classification des techniques dont nous avons étudié la pertinence par rapport à l'hétérogénéité. La gamme des techniques présentées inclut les transformations de modèles, la composition de méta-modèles, la composition de modèles, l'adaptation de composants, la co-simulation ou encore les méga-modèles. Nous présentons ensuite ModHel'X, l'approche de composition de modèles pour la modélisation multi-paradigme que nous avons développée. Elle s'appuie sur le concept de modèle de calcul et permet : 1. de spécifier la sémantique d'un langage de modélisation de manière exécutable à travers la spécialisation opérationnelle d'une sémantique abstraite pour les modèles de calcul ; 2. de spécifier explicitement les mécanismes de composition à utiliser entre des modèles hétérogènes via une structure de modélisation appelée bloc d'interface ; 3. de simuler le comportement global de modèles hétérogènes par un algorithme générique d'exécution que nous avons défini. Une implémentation de ModHel'X a été réalisée sous la forme d'un framework s'appuyant sur EMF (Eclipse Modeling Framework).

Le développement et la maintenance d'applications de simulation numérique haute-performance sont des activités complexes. Cette complexité découle notamment du couplage fort existant entre logiciel et matériel ainsi que du manque d'accessibilité des solutions de programmation actuelles et du mélange des préoccupations qu'elles induisent. Dans cette thèse nous proposons une approche pour le développement d'applications de simulation numérique haute-performance qui repose sur l'ingénierie des modèles. Afin à la fois de réduire les couts et les délais de portage sur de nouvelles architectures matérielles mais également de concentrer les efforts sur des interventions à plus haute valeur ajoutée, cette approche nommée MDE4HPC, définit un langage de modélisation dédié. Ce dernier permet aux numériciens de décrire la résolution de leurs modèles théoriques dans un langage qui d'une part leur est familier et d'autre part est indépendant d'une quelconque architecture matérielle. Les différentes préoccupations logicielles sont séparées grâce à l'utilisation de plusieurs modèles et de plusieurs points de vue sur ces modèles. En fonction des plateformes d'exécution disponibles, ces modèles abstraits sont alors traduits en implémentations exécutables grâce à des transformations de modèles mutualisables entre les divers projets de développement. Afin de valider notre approche nous avons développé un prototype nommé ArchiMDE. Grâce à cet outil nous avons développé plusieurs applications de simulation numérique pour valider les choix de conception réalisés pour le langage de modélisation.

La question générale envisagée dans cette recherche est le développement d'une représentation de scénarios d'apprentissage adaptable et facile à utiliser sous la forme d'une table (considéré comme un artefact de facile manipulation par les enseignants), associée à un modèle informatique sous la forme d'en arbre (comme un moyen d'intégrer des services avancés). Cette représentation permet à des enseignants sans entraînement méthodologique et ayant des compétences technologiques de base d'éditer et mettre en œuvre des scénarios d'apprentissage à partir d'une interface graphique intuitive et flexible. Bien que cette thèse soit centrée sur des scénarios collaboratifs, l'approche basée sur un modèle table-arbre (nommé T2) que nous proposons présente un intérêt plus général. Dans une première phase, nous avons développé à partir de ce modèle un éditeur de scénarios d'apprentissage (nommé ediT2) proposant des notions de modélisation utilisées dans les scénarios collaboratifs. Dans une seconde phase, nous avons considéré des questions de généralisation à travers l'extension de l'implémentation initiale, de telle manière à permettre aux utilisateurs d'éditer les notions et leurs attributs. Nous avons examiné à travers des études et expériences comment des enseignants ont utilisé notre proposition en tenant en compte comme objectifs/critères d'évaluation: (1) son expressivité pédagogique, i.e., si des éditeurs basés sur tables peuvent représenter une large gamme de scénarios d'apprentissage ; (2) sa facilité et son intuitivité ; (3) son expressivité informatique, i.e., si l'approche permet l'implémentation de services demandant des manipulations informatiques complexes ; et (4) sa flexibilité informatique, i.e., s'il est facile d'adapter l'éditeur à des besoins locaux. / The general issue considered in this research is the development of an adaptable and easy-to-use representation of learning scenarios in the form of a table (considered as an artefact of easy manipulation by teachers) associated with a computational model as a tree (as a way to integrate advanced services). In this way, teachers with basic technological skills and without methodological training can edit and operationalize learning scenarios from flexible and friendly graphical interfaces. Although this thesis has its focus on CSCL scripts, the table-tree-based approach (named T2) presents a more general interest. In a first moment, we implemented from this model a learning scenario editor (named ediT2) using notions from CSCL scripts. In a second moment, we considered generalization issues through the extension of the initial implementation, in order to allow teachers to edit their own notions and respective attributes. We investigated from different studies and experiments how teachers used our proposal considering as objectives/evaluation criteria the following features: (1) pedagogical expressiveness (can table-based editors represent a wide range of learning scenarios?); (2) usability (do teachers find the editor easy to use and intuitive?); (3) computational expressiveness (does the approach allow implementation of advanced services?), and; (4) computational flexibility (is the editor easy to adapt to local needs?).