Les logiciels Flux sont des logiciels de modélisation des phénomènes électromagnétiques par la méthode des éléments finis. Ils sont particuliérement bien adaptés pour l'analyse fine des machines électriques tournantes. Cependant leur interface généraliste rend la définition d'un calcul assez longue ce qui limite leur utilisation. Les travaux présentés proposent de faire une analyse du métier de la conception des machines tournantes, de manière à définir et réaliser un nouveau logiciel dédié, basé sur les capacités de calcul de Flux . En capitalisant un certains nombre de concepts métier comme des topologies de moteur ou des méthodes d'analyses classiques, ce logiciel donne un accès plus simple et plus rapide aux outils numériques dans le processus de conception des moteurs. De plus, les concepts informatiques utilisés ont permis l'élaboration d'une méthodologie de personnalisation du logiciel Flux réutilisable pour d'autre métiers et accessible à un utilisateur avancé.

Cette thèse propose une approche pour intégrer l'utilisation des propriétés temporisées stochastiques dans un processus continu de design fondé sur des modèles à l'exécution. La spécification temporelle de services est un aspect important des architectures à base de composants, par exemple dans des réseaux distribués volatiles de nœuds informatiques. L'approche models@runtime facilite la gestion de ces architectures en maintenant des modèles abstraits des archi- tectures synchronisés avec la structure physique de la plate-forme d'exécution distribuée. Pour les systèmes auto-adaptatifs, la prédiction de délais et de débit d'un assemblage de composants est primordial pour prendre la décision d'adaptation et accepter les évolutions qui sont conformes aux spécifications temporelles. Dans ce but, nous définissons une extension du métamodèle fondée sur les réseaux de Petri stochastiques comme un modèle temporisé interne pour la prédiction. Nous concevons une bibliothèque de patrons pour faciliter la spécification et la prédiction des propriétés temporisées classiques de modèles à l'exécution et rendre la synchronisation des comportements et des changements structurels plus facile. D'autre part, nous appliquons l'approche de la modélisation par aspects pour tisser les modèles temporisés internes dans les modèles temporisés de comportement du composant et du système. Notre moteur de prédiction est suffisament rapide pour effectuer la prédiction à l'exécution dans un cadre réaliste et valider des modèles à l'exécution.

Aujourd'hui, les environnements ubiquitaires font partie de notre vie quotidienne. À la maison, au travail, dans les voitures, dans les hôtels, les supermarchés et autres espaces publiques, nous rencontrons des technologies qui visent à rendre notre vie plus simple et plus facile d'une façon transparente. Durant ces dernières années, le potentiel de ces environnements a été de plus en plus exploité, notamment avec l'avènement et l'utilisation généralisée des smartphones. Ce type de dispositifs permet l'exécution d'applications qui ont la capacité de s'adapter parfaitement à l'état courant de l'environnement. De telles applications, appelées "applications sensibles au contexte", bénéficient de l'information du contexte et des services qui sont présents dans leur environnement pour améliorer et changer automatiquement leur comportement. Toutefois, ces adaptations nécessitent une intégration d'informations qui doit être effectuée en tenant compte de l'hétérogénéité en termes de dispositifs, de plateformes d'exécution, et de protocoles de communication ainsi que la mobilité des applications de sorte que les différentes responsabilités de l'adaptation peuvent être distribuées. Pour faire face à ces défis, et compte tenu des limitations des solutions existantes, nous fournissons deux contributions majeures dans cette dissertation. Tout d'abord nous introduisons l'intergiciel SPACES comme une solution d'intégration des informations contextuelles et ensuite nous définissons le paradigme de "boucles de contrôle ubiquitaires" pour adapter les applications sensibles au contexte. En particulier, dans SPACES, nous définissons un méta-modèle inspiré du style architectural REST (REpresentational State Transfer) pour favoriser l'échange des informations contextuelles en tant que ressources, ce qui représente le fondement de notre approche. Ensuite, nous définissons les connecteurs SPACES pour modulariser les différents concepts et préoccupations identifiés par le méta-modèle. Ces connecteurs sont conçus en utilisant les principes de la programmation orientée composant et ils sont incorporés dans le modèle Service Component Architecture (SCA) pour être utilisés dans différents types d'applications, et ainsi indépendamment des applications sensibles au contexte. Grâce à la définition de SPACES, nous sommes en mesure d'élaborer la seconde contribution de la dissertation--i.e., les boucles de contrôle ubiquitaires. Inspiré par les concepts de l'informatique autonome, les boucles de contrôle offre la flexibilité nécessaire pour intégrer de nouveaux participants dans le processus d'adaptation (par exemple, des applications sensibles au contexte, des services et des systèmes existants) tout en fournissant un support pour la mobilité et l'intégration de nouveaux mécanismes de communication en cas de besoin. Dans le noyau des boucles de contrôle ubiquitaires--i.e., la prise de décision-- nous employons des techniques de programmation par contraintes pour optimiser la configuration courante de l'application en intégrant des critères qui garantissent une meilleure expérience à l'utilisateur final, tels que les coûts associés à l'adaptation, les ressources consommées ou encore la qualité de service offerte par la nouvelle configuration. Enfin, nous validons notre proposition avec trois études de cas: Tout d'abord une politique de Caching or Off-Loading, dans laquelle le comportement de l'application est modifiée lors de l'exécution, ensuite TRACK.ME, une plateforme pour effectuer des expérimentations scientifiques et enfin DIGIHOME, une plateforme pour la création des maisons intelligentes. Ces scénarios démontrent la pertinence de notre approche lorsque différents types de dispositifs, des protocoles et des technologies de mise en œuvre sont impliqués dans le processus d'adaptation.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Les applications ubiquitaires évoluent dans des environnements plus hétérogènes et plus dynamiques que ceux des systèmes distribués traditionnels. La criticité des domaines applicatifs impliqués et la vocation non intrusive de l'informatique ubiquitaire exigent de garantir la robustesse des applications avant et pendant leur déploiement en situation réelle. Les solutions proposant de gérer la dynamicité des environnements ubiquitaires offrent des canevas de programmation dont la généricité ne permet pas de garantir la fiabilité des applications développées. D'autres solutions permettent davantage de vérifications en assurant, par exemple, l'intégrité des communications. Cependant, ces vérifications, telles que proposées dans ces solutions, empêchent la prise en compte de la dynamicité, indispensable à la mise en oeuvre d'applications ubiquitaires. Dans cette thèse, nous proposons un canevas logiciel visant à concevoir, développer, vérifier et tester les applications ubiquitaires avant leur déploiement en environnements réels. Notre approche repose sur des spécifications haut niveau des applications cibles. Chaque spécification, écrites dans le langage DIASPEC, est analysée, vérifiée et compilée par le compilateur DIASPEC qui génère un canevas logiciel dédié, incluant un canevas de programmation et un canevas de simulation. Les canevas de programmation générés fournissent du support pour la programmation d'applications ubiquitaires. Ils garantissent l'intégrité des communications tout en permettant la gestion de la dynamicité des environnements ubiquitaires. Les canevas de simulation générés fournissent du support pour le test des applications ainsi développées. Les contributions de cette thèse sont les suivantes ; Nous proposons l'approche DIAGEN qui permet, à partir de spécifications d'architectures logicielles ubiquitaires, de générer du support de programmation et un ensemble de vérifications dédiés au développement d'applications ubiquitaires. Ces spécifications reposent sur un langage déclaratif, appelé DIASPEC, qui permet de décrire les types de services composant les applications ubiquitaires cibles. Le compilateur DIASPEC vérifie la cohérence des spécifications et génère, à partir de celles-ci, des canevas de programmation dédiés. Les canevas de programmation générés garantissent l'intégrité des communications d'applications dynamiques. Nous avons développé DIASIM, un simulateur pour tester à l'exécution, le comportement des applications développées avec l'approche DIAGEN. DIASIM permet de tester les applications sans les modifier et d'intégrer incrémentalement des services réels dans les scénarios de simulation. Nous avons montré que l'approche DIAGEN permet davantage de vérifications statiques tout en gérant la dynamicité des environnements ubiquitaires et en permettant une plus grande concision des applications développées. Nous avons analysé les canevas de programmation générés pour la gestion de réunion, l'immotique et la téléphonie. / Ubiquitous systems have to cope with more heterogeneous and more dynamic environments than traditional distributed systems. The criticity of application domains related to ubiquitous computing requires to ensure the robustness of applications before their deployment in actual situations. Some approaches handle the dynamicity of ubiquitous environments but propose generic programming frameworks. This genericity is a major obstacle for producing robust applications. Other approaches enable more verifications that ensure, for example, communication integrity. However, as performed by these approaches, these verifications are not compatible with managing constant changes of ubiquitous environments. This thesis proposes a declarative approach to generate software frameworks for ubiquitous computing. Our approach relies on high-level specifications of target applications. These specifications, written in the DIASPEC language, are analyzed, checked and compiled by the DIASPEC compiler which generates dedicated software frameworks, including programming frameworks and simulation frameworks. The generated programming frameworks provide programming support for developing ubiquitous applications while the generated simulation frameworks provide testing support for these applications. Programming frameworks ensure communication integrity while handling the dynamicity of ubiquitous environments. Furthermore, they are generated on top of a generic middleware; the layered architecture of this middleware allows ubiquitous applications to be independent of underlying technologies. The contributions of this thesis are as follows; We present the DIAGEN approach which proposes to generate, from specifications of ubiquitous software architectures, programming support and verifications dedicated to the development of ubiquitous applications. These specifications are written in a declarative language, called DIASPEC, which allows to describe all service types composing the target ubiquitous applications. The DIASPEC compiler checks the specification consistency and generates dedicated programming frameworks. These programming frameworks ensure communication integrity of dynamic applications. The underlying middleware has a layered architecture, making programming frameworks independent of software buses. Thus, applications are portable without modification. We present the DIASIM simulator that tests, at run time, the behavior of applications developed with DIAGEN. DIASIM allows to test applications without modification and to incrementally integrate actual services in simulation scenarios. We show that DIAGEN applications are more concise than existing approaches while enabling more verifications and handling the dynamicity of ubiquitous environments.

Dans de nombreux domaines tels que l’avionique, la médecine ou la domotique, les applications logicielles jouent un rôle de plus en plus important, allant jusqu’à être critique pour leur environnement. Afin de pouvoir faire confiance à ces applications, leur développement est contraint par des exigences de sûreté de fonctionnement. En effet il est nécessaire de démontrer que ces exigences de haut-niveau sont prises en compte tout au long du cycle de développement et que des solutions concrètessont mises en œuvre pour parvenir à les respecter. De telles contraintes rendent le développement d’applications sûres de fonctionnement particulièrement complexe et difficile. Faciliter ce processus appelle à la recherche de nouvelles approches dedéveloppement qui intègrent des concepts de sûreté de fonctionnement et guident les développeurs lors de chacune des étapesnécessaires à la production d’une nouvelle application digne de confiance.Cette thèse propose ainsi de s’appuyer sur une approche dirigée par la conception pour guider le développement des applications sûres de fonctionnement. Cette approche est concrétisée à travers une suite d’outils nommée DiaSuite et offre du support dédié à chaque étape du développement. En particulier, un langage de conception permet de décrire à la fois les aspects fonctionnels et non-fonctionnels des applications en se basant sur un paradigme dédié et en intégrant des concepts de sûreté de fonctionnement tels que le traitement des erreurs. A partir de la description d’une application, du support est généré pour guider les phases d’implémentation et de vérification. En effet, la génération d’un framework de programmation dédié permet de guider l’implémentation tandis que la génération d’un modèle formel permet de guider la vérification statique de l’application et qu’un support de simulation permet de faciliter les tests. Cette approche est évaluée grâce à des cas d’études réalisés dans les domaines de l’avionique et de l’informatique ubiquitaire. / In many domains such as avionics, medecine or home automation, software applications play an increasingly important rolethat can even be critical for their environment. In order to trust these applications, their development is contrained by dependability requirements. Indeed, it is necessary to demonstrate that these high-level requirements are taken into account throughout the development cycle and concrete solutions are implemented to achieve compliance. Such constraints make the development of dependable applications particularly complex and difficult. Easing this process calls for the research of new development approaches that integrate dependability concepts and guide the developers during each step of the development of trustworthy applications.This thesis proposes to leverage a design-driven approach to guide the development of dependable applications. This approachis materialized through a tool-suite called DiaSuite and offers dedicated support for each stage of the development. Inparticular, a design language is used to describe both functional and non-functional applications. This language is based on adedicated paradigm and integrates dependability concepts such as error handling. From the description of an application, development support is generated to guide the implementation and verification stages. Indeed, the generation of a dedicated programming framework allows to guide the implementation while the generation of a formal model allows to guide the static verification and simulation support eases the testing. This approach is evaluated through case studies conducted in the domains of avionics and pervasive computing.