Il est important d'assurer la qualité des données dans les applications géomatiques. Aussi, dès leur conception, un langage de contraintes peut être associé aux langages de modélisation classiques afin de spécifier formellement les contraintes alphanumériques et spatiales que le langage devra respecter. Le but de cette thèse était donc de proposer un langage de contraintes pour spécifier les conditions qu'un système agricole doit respecter pour être cohérent. Pour cela, nous avons étendu au niveau spatiale OCL, le langage de contrainte associé à UML. Par l'intégration de types spatiaux et de modèles de spécifications de relations topologiques, les extensions proposées permettent de décrire des contraintes spatiales à partir d'un modèle de classe UML étendu au spatial. L'expressivité de chaque proposition d'extension d'OCL a été étudiée. Ces langages ont été implémentés à travers l'extension d'un générateur de code, OCL2SQL et expérimenté au Cemagref dans le cadre SIGEMO

La plupart des processus informatiques mettent en jeu la notion de transformation, en particulier la compilation. Nous nous intéressons dans cette thèse à fournir des outils et des méthodes, utilisant la réécriture, permettant d'accroître la confiance que l'on peut placer dans ces processus. Nous développons dans un premier temps un cadre permettant de valider la compilation de constructions de filtrage, produisant une preuve formelle de la validité de la compilation, ainsi qu'un témoin de cette preuve, à chaque exécution du compilateur. Afin de permettre l'écriture sûre de transformations complexes, nous proposons un générateur de structures de données efficaces intégrant des invariants algébriques, et un langage de stratégies permettant de contrôler l'application des transformations. Ces résultats constituent donc une avancée vers la constitution de methodes génériques sûres pour le développement de transformations de confiance. / Most computer processes involve the notion of transformation, in particular the compilation processes. We interest in this thesis in providing tools and methods, based on rewriting, giving the opportunity to increase the confidence we can place into those processes. We develop first a framework used to validate the compilation of matching constructs, building a formal proof of the validity of the compilation process along with a witness of this proof, for each run of the compiler. Then, in order to allow one to write safely complex transformations, we propose a tool that generates an efficient data structure integrating algebraic invariants, as well as a strategy language that enables to control the application of transformations. Those results can be seen as a first step towards the constitution of generic and safe methods for the development of trustworthy transformations.

Le calcul massivement parallèle a connu durant ces deux dernières décennies un fort développement. Les efforts dans ce domaine ont d'abord surtout été orientés vers les machines, plutôt qu'à la définition de langages adaptés au parallélisme massif. Par la suite, deux principaux modèles de programmation ont émergé : le parallélisme de contrôle et le parallélisme de données. Le premier a connu un vif succès. Dans ce modèle cependant, les applications massivement parallèles s'avèrent difficiles à concevoir et peu fiables, compte tenu du grand nombre de processus envisagés. En revanche, le parallélisme de données paraît aujourd'hui être un bon compromis entre les besoins des utilisateurs et les contraintes imposées par les architectures parallèles. Dans cette thèse, nous nous sommes intéressé à la validation formelle des langages à parallélisme de données. L'idée est de tirer parti de la relative simplicité de ce modèle de programmation pour développer des méthodes semblables à celles déjà éprouvées dans le cadre des langages scalaires classiques. La première partie du travail effectué concerne un langage data-parallèle simple, de type impératif. Nous avons montré qu'il était possible de définir un système de preuve complet pour ce langage, inpiré de la logique de Hoare. L'étude théorique nous a permis en outre de définir une méthodologie pratique de preuve par annotations, semblable à celle utilisée pour les langages scalaires. Nous nous sommes ensuite tourné vers le langage d'équations récurrentes Alpha. Il s'avérait nécessaire de définir pour ce langage un cadre formel de validation, plus riche que le système de transformations existant ne permettant que des preuves par équivalence. Nous avons défini un modèle d'exécution par l'intermédiaire d'une sémantique opérationnelle, et une méthodologie de preuve. Celle-ci utilise des invariants qui sont raffinés à partir d'une traduction du programme dans un langage logique jusqu'à l'obtention de la propriété voulue.

Cette these decrit la definition et la mise en oeuvre dun langage de programmation pour bases de donnees : le langage a objets Peplom (PErsistent Programming Language for Object Management). Lapproche adoptee a pour but doffrir une su^rete importante du langage, une implementation efficace et de la flexibilite pour le schema des definitions (types, modules, etc...). Le langage propose nest pas totalement nouveau puisquil est syntaxiquement base sur le langage C/C++ ce qui lui confere une conformite avec les standards. La these presente dans un premier temps un etat de lart en deux parties. La premiere partie sattache a etudier les systemes de types sous langle des modeles de memoire necessaires a leur implantation. La deuxieme partie analyse les SGBD a objets existants et les compare suivant un certain nombre de criteres. Le langage Peplom est ensuite decrit en insistant surtout sur leffort dintegration de concepts. Un typage fort et lintroduction orthogonale des concepts bases de donnees dans le langage de programmation lui confere une grande su^rete. Par ailleurs, Peplom apporte une solution interessante au probleme de structuration des programmes qui seffectue a deux niveaux : les types abstraits structurent les definitions des entites modelisees alors que les modules structurent les donnees manipulees. La production de programmes avec le langage Peplom seffectue en deux phases. La premiere phase consiste a saisir les definitions composant lapplication. Celles-ci sont memorisees de maniere incrementale dans un dictionnaire gere par le compilateur. Le dictionnaire autorise les incoherences transitoires de la description des programmes, offrant ainsi une grande flexibilite pour le programmeur et une bonne base pour levolution de schemas. La deuxieme phase realise la generation dapplications executables. Le generateur produit du code supportant le modele structurel et semantique des donnees. Il sappuie sur la couche systeme consistant simplement en un gestionnaire de memoire (persistante et temporaire). Les performances du prototype implante sont comparables a celles des systemes C++ persistants offrant moins de fonctionnalites.

La construction de programmes nécessite l'utilisation d'outils adaptés. Un outil particulier est le langage de programmation. Les langages logico-fonctionnels sont des langages de programmation dits déclaratifs qui se basent sur les notions mathématiques de fonction et de prédicat. Ce fondement théorique solide facilite à la fois la description d'un système à un niveau proche de la spécification ainsi que la validation de programmes. Néanmoins, les concepts sous-jacents aux langages logico-fonctionnels sont insuffisants pour la description aisée de systèmes complexes qui nécessitent l'interactivité, la concurrence et la distribution. Pour la modélisation de ces systèmes, la notion de processus a été introduite. Dans le contexte des algèbres de processus, un processus est caractérisé par les actions qu'il est capable d'exécuter. Cependant, les langages fondés uniquement sur les algèbres de processus doivent être étendus afin d'éviter le codage de fonctions et de prédicats en termes de processus. Dans cette thèse nous proposons un modèle de calcul qui intègre la programmation concurrente et déclarative. Nous suggérons de modéliser un système par un ensemble de composants. Chacun de ces composants comporte un programme déclaratif, appelé store, et un ensemble de processus interagissant par l'exécution d'actions. De plus, un composant peut contenir de nouvelles actions définissables par le programmeur. L'interaction entre composants est fondée sur le même principe, c.-à.-d. un processus peut exécuter des actions sur les stores des autres composants. Les différents composants d'un système peuvent utiliser des langages déclaratifs différents pour la description de leurs stores respectifs, ce qui nécessite la traduction des valeurs communiquées. Nous donnons une sémantique compositionnelle ainsi qu'une analyse de la confidentialité pour les processus d'un composant, et présentons les principes d'un prototype implanté

La biologie systémique cherche à comprendre la dynamique cellulaire qui émerge des interactions des constituantes cellulaires au cours du temps. La modélisation et la simulation sont des méthodes fondamentales de ce domaine. Nous nous inspirons de la proposition de Regev et Shapiro (2002) consistant à appliquer le pi-calcul stochastique comme langage formel de représentation de connaissances biomoléculaires. Nos études portent sur la modélisation à l´échelle moléculaire de l'expression génétique bactérienne et s'avèrent pertinentes pour des organismes supérieurs. Nos points de départs sont des études de cas concrets de la régulation de la bascule génétique du phage lambda, de la transcription et de la traduction. Ces études révèlent l'utilité de concepts de programmation tels que les objets concurrents et motivent une extension du pi-calcul stochastique avec des motifs de réception. Nous présentons une sémantique pour ce langage qui attribue des chaînes Markoviennes en temps continu aux programmes. Nous validons nos modèles par des simulations stochastiques.

Dans cette thèse, nous proposons un langage formel, le gk-calcul, issu de la famille des algèbres de processus. Ce langage se distingue notamment des langages concurrents habituels par la rupture de la dissymétrie inhérente à la notion d'émetteur et de récepteur traditionnellement considérée. Cette rupture permet alors de voir les interactions entre les éléments du langage comme des phénomènes de collisions, approche bien adaptée aux questions d'auto-organisation qui font l'objet de la première partie de cette thèse.<br /><br />La question qui se pose est celle de la construction concurrente et décentralisée de formes géométriques abstraites (arbres et graphes) ainsi que de phénomènes plus génériques décrits sous forme de transfert d'information dans des systèmes à base de réécriture de graphes, éventuellement hiérarchisés dans l'optique d'une application à la biologie moléculaire. Cette première partie s'accompagne notamment d'une implémentation en Ocaml simulant un algorithme d'auto-assemblage de graphes.<br /><br />Dans un second temps, nous développons un sous-ensemble du langage présenté, en enrichissant une version restreinte aux interactions binaires avec une notion de membrane et d'interactions entre membranes. Ce nouveau langage se montre à même de décrire une biologie moléculaire simplifiée, qualitative, basée sur les interactions entre protéines et membranes. Cette partie de la thèse s'attache alors à montrer la valeur descriptive de ce langage sur quelques exemples et à explorer des définitions pertinentes d'équivalence entre solutions biologiques.

L'adoption du langage XML dans de nombreux domaines pour la représentation des documents et des données a simplifié les manipulations associées aux documents du World Wide Web en offrant des solutions d'analyse et de traitement génériques. Ces manipulations se traduisent souvent par des opérations de transformation de la structure et du contenu des documents et jouent un rôle essentiel dans la chaîne de traitement documentaire. Les solutions existantes pour la transformation de documents XML sont pour la plupart basées sur un langage textuel, et même si certains outils proposent une interface graphique au-dessus de langages tels que XSLT, les transformations sont toujours spécifiées textuellement. L'objectif de ce travail est d'étudier l'intérêt des représentations graphiques de structures logiques et des techniques de programmation visuelle pour la visualisation et la transformation des documents et classes de documents XML. C'est dans ce cadre qu'a été conçu VXT (Visual XML Transformer), un langage de programmation visuel pour la spécification de transformations de documents XML. Cette thèse est articulée en deux parties principales : -une partie théorique, constituée dune étude des solutions existantes pour la manipulation de documents XML, dun état de lart traitant des techniques de programmation visuelle, et de la définition théorique du langage VXT, incluant une étude formelle de la syntaxe visuelle et de la fonction de traduction de programmes VXT en feuilles de transformation XSLT. -une partie pratique, dans laquelle sont détaillés les différents outils développés dans le cadre de ce travail, à savoir une boîte à outils pour la création dinterfaces graphiques zoomables et deux des applications reposant sur celle-ci et constituant le cur de ce travail : l'environnement de développement associé au langage VXT défini dans la partie précédente et IsaViz, un environnement pour la visualisation et l'édition de méta-données structurées RDF.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Informatique : Orléans : 1995. / Résumé en français. Bibliogr. p. 264-270.

Cette thèse présente des avancées dans l'utilisation des Structures Canoniques, un mécanisme du langage de programmation de l'assistant de preuve Coq, équivalent à la notion de classes de types. Elle fournit un nouveau modèle pour le développement de hiérarchies mathématiques à l'aide d'enregistrements dépendants, et, en guise d'illustration, fournit une reformulation de la preuve formelle de correction du cryptosystème RSA, offrant des méthodes de raisonnement algébrique ainsi que la représentation en théorie des types des notions mathématiques nécessaires (incluant les groupes cycliques, les groupes d'automorphisme, les isomorphismes de groupe). Nous produisons une extension du mécanisme d'inférence de Structures Canoniques à l'aide de types fantômes, et l'appliquons au traitement de fonctions partielles. Ensuite, nous considérons un traitement générique de plusieurs formes de définitions de sous-groupes rencontrées au long de la preuve du théorème de Feit-Thomspon, une large librairie d'algèbre formelle développée au sein de l'équipe Mathematical Components au laboratoire commun MSR-INRIA. Nous montrons qu'un traitement unifié de ces 16 sous-groupes nous permet de raccourcir la preuve de leur propriétés élémentaires, et d'obtenir des définitions offrant une meilleure compositionnalité. Nous formalisons une correspondance entre l'étude de ces fonctorielles, et des propriété de théorie des groupes usuelles, telles que représentées par la classe des groupes qui les vérifie. Nous concluons en explorant les possibilités d'analyse de la fonctorialité de ces définitions par l'inspection de leur type, et suggérons une voie d'approche vers l'obtention d'instances d'un résultat de paramétricité en Coq.