La complexité croissante des systèmes d'information modernes a motivé l'apparition de nouveaux paradigmes (objets, composants, services, etc), permettant de mieux appréhender et maîtriser la masse critique de leurs fonctionnalités. Ces systèmes sont construits de façon modulaire et adaptable afin de minimiser les temps d'arrêts dus aux évolutions ou à la maintenance de ceux-ci. Afin de garantir des propriétés non fonctionnelles (par ex. maintien du temps de réponse malgré un nombre croissant de requêtes), ces systèmes sont également amenés à être distribués sur différentes ressources de calcul (grilles). Outre l'apport en puissance de calcul, la distribution peut également intervenir pour distribuer une tâche sur des nœuds aux propriétés spécifiques. C'est le cas dans le cas des terminaux mobiles proches des utilisateurs ou encore des objets et capteurs connectés proches physiquement du contexte de mesure. L'adaptation d'un système et de ses ressources nécessite cependant une connaissance de son état courant afin d'adapter son architecture et sa topologie aux nouveaux besoins. Un nouvel état doit ensuite être propagé à l'ensemble des nœuds de calcul. Le maintien de la cohérence et le partage de cet état est rendu particulièrement difficile à cause des connexions sporadiques inhérentes à la distribution, pouvant amener des sous-systèmes à diverger. En réponse à ces défi scientifiques, cette thèse propose une abstraction de conception et de déploiement pour systèmes distribués dynamiquement adaptables, grâce au principe du Model@Runtime. Cette approche propose la construction d'une couche de réflexion distribuée qui permet la manipulation abstraite de systèmes répartis sur des nœuds hétérogènes. En outre, cette contribution introduit dans la modélisation des systèmes adaptables la notion de cohérence variable, permettant ainsi de capturer la divergence des nœuds de calcul dans leur propre conception. Cette couche de réflexion, désormais cohérente "à terme", permet d'envisager la construction de systèmes adaptatifs hétérogènes, regroupant des nœuds mobiles et embarqués dont la connectivité peut être intermittente. Cette contribution a été concrétisée par un projet nommé ''Kevoree'' dont la validation démontre l'applicabilité de l'approche proposée pour des cas d'usages aussi hétérogènes qu'un réseau de capteurs ou une flotte de terminaux mobiles. / The growing complexity of modern IT systems has motivated the development of new paradigms (objects, components, services,...) to better cope with the critical size of their functionalities. Such systems are then built as a modular and dynamically adaptable compositions, allowing them to minimise their down-times while performing evolutions or fixes. In order to ensure non-functional properties (i.e. request latency) such systems are distributed across different computation nodes. Besides the added value in term of computational power (cloud), this distribution can also target nodes with dedicated properties such as mobile nodes and sensors (internet of things), physically close to users for interactions. Adapting a system requires knowledge about its current state in order to adapt its architecture to its evolving needs. A new state must be then disseminated to other nodes to synchronise them. Maintaining its consistency and sharing this state is a difficult task especially in case of sporadic connexions which lead to divergent state between sub-systems. To tackle these scientific problems, this thesis proposes an abstraction to design and deploy distributed adaptive systems following the Model@Runtime paradigm. From this abstraction, the proposed approach allows defining a distributed reflexive layer to manipulate heterogeneous distributed nodes. In particular, this contribution introduces variable consistencies in model definition and divergence in system conception. This reflexive layer, eventually consistent allows the construction of distributed adapted systems even on mobile nodes with intermittent connectivity. This work has been realized in an open source project named Kevoree, and validated on various distributed systems ranging from sensor networks to “cloud” computing.

Cette thèse a pour sujet la conception de scénarios pédagogiques destinés à l'e-formation. Afin de faciliter les échanges de matériaux décrivant des stratégies pédagogiques, la communauté s'est récemment mobilisée pour proposer un langage standard suffisamment générique pour permettre la représentation de n'importe quel scénario, indépendant même du paradigme éducationnel sous-jacent. Appelé génériquement Educational Modeling Language (EML), ce type de langage engendre une nouvelle façon de concevoir des EIAH, en s'éloignant du traditionnel Instructional System Design, une fois que, au lieu de proposer une application finie, les EML proposent un modèle conceptuel standard, une notation pour l'exprimer et des éditeurs et frameworks, laissant aux concepteurs finaux la tâche de créer leurs propres « applications ». Les EMLs permettent alors la création et exécution d'instances de scénarios, dans une approche plus ouverte et flexible, augmentant, ainsi, les possibilités d'adaptation des applications résultantes aux besoins des usagers.<br />Cette flexibilité reste pourtant limitée et, après quelques années de recherche, les EMLs commencent à montrer ses faiblesses. En fait, le langage choisi pour devenir le standard du domaine, le IMS-LD, s'est montré générique, certes, mais peu expressive, ne permettant pas une représentation fidèle des divers scénarios existants. C'est à dire, c'est aux usagers de s'adapter à la syntaxe et sémantique de cet standard.<br />Cette thèse part d'un constat quant aux difficultés du processus de conception lui-même, et aux risques de coupure qu'il peut y avoir entre pédagogues et développeurs de logiciels. Pour améliorer la capacité des équipes pédagogiques à pouvoir spécifier, et même implémenter, des scénarios pédagogiques, nous proposons une approche où c'est l'EML qui doit s'adapter aux besoins de l'usager. L'usager a la possibilité de créer son propre langage (ou ses propres langages), s'il en a besoin. En plus, un même scénario peut être décrit en même temps par des différents EMLs (ou modèles) respectant des différents perspectives - et même paradigmes - de chaque stake holder. <br />Cette approche, appelée multi-EML, est possible grâce aux avancées récentes du génie logiciel, telle l'Architecture Dirigée par les Modèles – l'implémentation la plus connue d'un nouvel paradigme de programmation surnommé Languages Oriented Programming (LOP), qui inclut encore d'autres implémentations. <br />Notre proposition réside dans la conception d'un environnement informatique « auteur », qui repose sur les principes des Languages Oriented Programming, en utilisant la plateforme ouverte ECLIPSE et, plus particulièrement son implémentation du LOP, l'Eclipse Modeling Framework (EMF). Ainsi, les concepteurs auront un outil qui leur permettra de créer des spécifications formelles décrivant les scénarios envisagés et d'en générer automatiquement des applications correspondantes, dans un processus qui démarre avec les descriptions informelles des experts du domaine.<br />Reconnaissant que les experts d'éducation - ceux qui mieux comprennent le domaine - ne sont pas nécessairement des informaticiens, l'environnement proposé, appelé MDEduc, fournit aussi un éditeur permettant de décrire un scénario dans une notation informelle, à savoir le pattern pédagogique, à partir de laquelle les modèles formels peuvent être dérivés. En plus, nous proposons de garder côte à côte et en coïncidence ces descriptions en langage informelles, et les descriptions plus formelles et normatives et d'offrir la possibilité d'effectuer des allers-retours à toutes les phases du cycle de vie du dispositif pédagogique.

Face à l'augmentation de la taille et de la complexité des systèmes logiciels, il convient de les décrire à un plus haut niveau d'abstraction (\ie au-delà du code) avant de concrètement les implémenter. Toutefois, l'utilisation de ces descriptions de haut niveau dans les processus de construction et de vérification des systèmes reste très rudimentaire, ne permettant pas de véritablement guider et faciliter le développement logiciel. Cette thèse propose une nouvelle approche pour rendre plus simple et plus sûr le développement de systèmes logiciels. Cette approche repose sur l'utilisation de langages dédiés et sur un couplage fort entre une couche de spécification et d'architecture et une couche d'implémentation. Elle consiste tout d'abord à décrire à un haut niveau d'abstraction différents aspects, à la fois fonctionnels et non fonctionnels, d'un système dans la couche de spécification et d'architecture. Ces descriptions sont ensuite analysées et utilisées pour personnaliser la couche d'implémentation, afin de faciliter la construction et la vérification du système logiciel. Nous illustrons notre approche dans le domaine de l'informatique ubiquitaire. À la suite d'une analyse complète du domaine, nous avons conçu deux langages dédiés à l'orchestration d'objets communicants, Pantaxou et Pantagruel.

Ces dernières années, les recherches en matière de Test Logiciel ont conduit au développement de techniques de résolution de contraintes dédiées, dans ce qui est appelé ''le test à base de contraintes''. Notre approche dans ce domaine vise à explorer l'apport de la Programmation par Contraintes à la génération automatique de test pour les programmes impératifs. Nous nous sommes intéressés à la résolution de problèmes combinatoires difficiles issus de la génération de données de test, en développant des techniques de propagation de contraintes et de filtrage, adaptées au traitement des constructions des langages de programmation. Notre habilitation tente de faire une première synthèse de ce sujet au travers de cinq contributions: l'hybridation de techniques de résolution de contraintes pour la génération automatique de cas de test, la génération probabiliste de cas de test à l'aide d'opérateurs à contrainte probabiliste, les contraintes sur un modèle mémoire pour les programmes manipulant les pointeurs, la résolution de contraintes sur les expressions portant sur les nombres à virgule flottante, et le test de programmes à contraintes. Nous illustrons également ces contributions par leur application à la vérification de logiciels critiques, et dressons quelques perspectives à ces travaux.

Les systèmes logiciels tendent à se doter de facultés d'adaptation, d'évolution et d'ouverture. Ces capacités requièrent une grande flexibilité et dynamicité de l'environnement d'exécution, ainsi que de nouveaux outils d'assistance à la fabrication de ces systèmes. En électronique, des outils ont été déployés pour faire face à l'hétérogénéité et au nombre de composants, ainsi qu'aux besoins d'adaptation de produits existants à de nouvelles technologies. L'ouverture de la documentation et des spécifications a permis une grande richesse de solutions venant tant de bricoleurs que d'industriels. Inspiré par l'électronique, cette thèse contribue à l'amélioration de la flexibilité des systèmes logiciels tout en conservant un haut niveau de fiabilité. Les apports se font à trois niveaux. (1) Un nouveau modèle de composants qui offre une grande flexibilité et permet la connection de composants hétérogènes. (2) Des outils issus de l'ingénierie des modèles, pour créer, modifier, simuler et valider la structure et le comportement des assemblages de composants avant leur déploiement. (3) Un environnement d'exécution bati sur une architecture à base de services, pour supporter les évolutions, les adaptations et l'ouverture requises par le modèle de composant proposé. Cette thèse a été validée sur un cas concret dans un projet d'aide à domicile. Dans ce domaine, les systèmes logiciels doivent être adaptables et flexibles, pour répondre aux évolutions des besoins et pathologies des personnes âgées. Les bénéfices acquis de l'utilisation de cette approche dans ce contexte ont prouvé la pertinence de cette thèse.

Cette thèse concerne l'étude de différentes techniques modernes de génie logiciel qui peuvent être mises en ¦uvre pour développer des systèmes de Traitement Automatique des Langues Naturelles de façon générique et extensible. La première partie fait le point sur l'état de l'art en TALN à propos des Langages Spécialisés pour la Programmation Linguistique et permet d'identifier l'intégrabilité, l'extensibilité et la généricité comme trois qualités qu'il est souhaitable de fournir aux systèmes de TALN. La définition d'un modèle à objets (LEAF) et l'affinage d'un modèle d'architecture (tableau blanc) constituent deux premiers éléments de réponse au problème de l'intégration. Une première approche de la généricité et de l'extensibilité est également présentée avec une expérience de réingéniérie du langage LT. La seconde partie approfondit les problèmes de généricité et les illustre avec la définition d'un langage original de représentation linguistique (DECOR). L'introduction de protocoles internes et externes permet de rendre ce langage particulièrement générique et dynamique. La troisième partie fait état de la réingériérie de deux langages spécialisés (ATEF et ROBRA). Cette expérience permet d'introduire une grande extensibilité dans les moteurs de ces langages par une programmation par objets et protocoles. Une question transverse à ces trois parties concerne l'identification des limites et des écueils liés à la recherche de l'intégrabilité, de l'extensibilité et de la généricité. Ces difficultés viennent principalement de la complexité croissante des protocoles adéquats, dont la maîtrise pourrait rapidement échapper au développeur si l'on n'y prend garde.

Les architectures dynamiques orientées services ( D-SOA) se concentrent sur les interactions client-serveur à couplage faible, où les deux peuvent apparaître et disparaître à l'exécution. Notre objectif est de concevoir des systèmes de surveillance pour ces architectures. Comme les systèmes de surveillance classiques sont statiquement injectés dans les services surveillés, ils ne peuvent pas gérer correctement le cycle de vie des services d'exécution. En outre, quand un service est remplacé par un autre service, d'autres services peuvent toujours utiliser l'ancienne référence. Cette référence vers un service absent, lorsqu'elle est gardée en mémoire, peut induire des comportements non désirés. Cette thèse contribue à la conception d'un système de surveillance de l'utilisation des services, qui soit résistant à la dynamique de la plateforme et qui soit en mesure de faire face à l'utilisation des références obsolètes. Ce but est atteint en trois étapes. Tout d'abord, en considérant le caractère dynamique des systèmes SOA dans un environnement ouvert, nous concevons une approche de monitoring résistant au la dynamique de la plateforme. Nous identifions deux propriétés clés du système de surveillance à couplage faible: résilience à la dynamicité, c'est-à-dire qu'un moniteur d'interface et son état sont maintenus en mémoire et transférés à un nouveau service lors de la disparition d'un service utilisé, et exhaustivité, c'est-à-dire qu'un service surveillé ne peut pas contourner les observations du moniteur. Ensuite, pour éviter l'usage de références vers des services qui ne sont plus actifs, nous proposons un service de sécurité côté client (SSU Layer), qui permet de traiter ce problème de manière transparente. Si un service utilisé disparaît, la couche SSU peut soit substituer le service de manière transparente, soit lever une exception pour avertir explicitement le client. Cette couche SSU est basée sur une approche transactionnelle qui vise à préserver la cohérence des services actifs. Enfin, nous proposons d'intégrer les deux approches dans un nouveau système de surveillance (NewMS). Les NewMS hérite des principes des deux systèmes précédents: la résilience à la dynamicité, l'exhaustivité et la tolérance aux fautes. Il peut dynamiquement surveiller l'utilisation de services et traiter les références obsolètes de manière transparente. Ces trois propositions sont implémentées dans la plateforme OSGi. Nous avons développé une application simple qui simule un système de réservation de place, qui est monitoré par notre systèmes. Nous avons également proposé différentes spécifications pour ce système. Nos résultats démontrent que le coût d'observation de notre moniteur est proche du coût d'un monitor classique, ne prenant pas en compte les problématiques liées à la dynamique.

La mise en place d'une ligne de produits logiciels permet de construire et de maintenir une famille de produits logiciels similaires en mettant en œuvre des principes de réutilisation. Ces principes favorisent la réduction de l'effort de développement et de maintenance, raccourcissent le temps de mise sur le marché et améliorent la qualité globale du logiciel. La migration de produits logiciels similaires vers une ligne de produits demande de comprendre leurs similitudes et leurs différences qui s'expriment sous forme de caractéristiques (features) offertes. Dans cette thèse, nous nous intéressons au problème de la construction d'une ligne de produits à partir du code source de ses produits et de certains artefacts complémentaires comme les diagrammes de cas d'utilisation, quand ils existent. Nous proposons des contributions sur l'une des étapes principales dans cette construction, qui consiste à extraire et à organiser un modèle de caractéristiques (feature model) dans un mode automatisé. La première contribution de cette thèse consiste à extraire des caractéristiques dans le code source de variantes de logiciels écrits dans le paradigme objet. Trois techniques sont mises en œuvre pour parvenir à cet objectif : l'Analyse Formelle de Concepts, l'Indexation Sémantique Latente et l'analyse des dépendances structurelles dans le code. Elles exploitent les parties communes et variables au niveau du code source. La seconde contribution s'attache à documenter une caractéristique extraite par un nom et une description. Elle exploite le code source mais également les diagrammes de cas d'utilisation, qui contiennent, en plus de l'organisation logique des fonctionnalités externes, des descriptions textuelles de ces mêmes fonctionnalités. En plus des techniques précédentes, elle s'appuie sur l'Analyse Relationnelle de Concepts afin de former des groupes d'entités d'après leurs relations. Dans la troisième contribution, nous proposons une approche visant à organiser les caractéristiques, une fois documentées, en un modèle de caractéristiques. Ce modèle de caractéristiques est un arbre étiqueté par des opérations et muni d'expressions logiques qui met en valeur les caractéristiques obligatoires, les caractéristiques optionnelles, des groupes de caractéristiques (groupes ET, OU, OU exclusif), et des contraintes complémentaires textuelles sous forme d'implications ou d'exclusions mutuelles. Ce modèle est obtenu en exploitant une structure obtenue par Analyse Formelle de Concepts appliquée à la description des variantes par les caractéristiques. L'approche est validée sur trois cas d'étude principaux : ArgoUML-SPL, Health complaint-SPL et Mobile media. Ces cas d'études sont déjà des lignes de produits constituées. Nous considérons plusieurs produits issus de ces lignes comme s'ils étaient des variantes de logiciels, nous appliquons notre approche, puis nous évaluons son efficacité par comparaison entre des modèles de caractéristiques extraits automatiquement par l'approche présentée et les modèles de caractéristiques initiaux (conçus par les développeurs des lignes de produits analysées).

Les logiciels défectueux ont des conséquences coûteuses. Les développeurs de logiciels doivent identifier et réparer les composants défectueux dans leurs logiciels avant de les publier. De même, les utilisateurs doivent évaluer la qualité du logiciel avant son adoption. Cependant, la nature abstraite et les multiples dimensions de la qualité des logiciels entravent les organisations de mesurer leur qualités. Les métriques de qualité logicielle peuvent être utilisées comme proxies de la qualité du logiciel. Cependant, il est nécessaire de disposer d'une métrique de processus logiciel spécifique qui peut garantir des performances de prédiction de défaut meilleures et cohérentes, et cela dans de différents contextes. Cette recherche avait pour objectif de déterminer un prédicteur de défauts logiciels qui présente la meilleure performance de prédiction, nécessite moins d'efforts pour la détection et a un coût minimum de mauvaise classification des composants défectueux. En outre, l'étude inclut une analyse de l'effet de la combinaison de prédicteurs sur la performance d'un modèles de prédiction de défauts logiciels. Les données expérimentales proviennent de quatre projets OSS. La régression logistique et la régression linéaire ont été utilisées pour prédire les défauts. Les métriques Change Burst ont enregistré les valeurs les plus élevées pour les mesures de performance numérique, avaient les probabilités de détection de défaut les plus élevées et le plus faible coût de mauvaise classification des composants. / Faulty software have expensive consequences. To mitigate these consequences, software developers have to identify and fix faulty software components before releasing their products. Similarly, users have to gauge the delivered quality of software before adopting it. However, the abstract nature and multiple dimensions of software quality impede organizations from measuring software quality. Software quality metrics can be used as proxies of software quality. There is need for a software process metric that can guarantee consistent superior fault prediction performances across different contexts. This research sought to determine a predictor for software faults that exhibits the best prediction performance, requires least effort to detect software faults, and has a minimum cost of misclassifying components. It also investigated the effect of combining predictors on performance of software fault prediction models. Experimental data was derived from four OSS projects. Logistic Regression was used to predict bug status while Linear Regression was used to predict number of bugs per file. Models built with Change Burst metrics registered overall better performance relative to those built with Change, Code Churn, Developer Networks and Source Code software metrics. Change Burst metrics recorded the highest values for numerical performance measures, exhibited the highest fault detection probabilities and had the least cost of mis-classification of components. The study found out that Change Burst metrics could effectively predict software faults.

No description available.