De nos jours, l'augmentation de la complexité des systèmes embarqués impose la prise en charge, dès les premiers prototypes et au niveau logiciel, d'exigences habituellement traitées plus tardivement voire même seulement lors du passage en série, comme notamment les contraintes de sûreté de fonctionnement. Nous proposons une méthodologie de développement de logiciels embarqués pouvant répondre aux besoins et contraintes de développement de ces logiciels dans la phase de prototypage. La flexibilité de la méthodologie garantit une meilleure gestion des évolutions récurrentes caractérisant les logiciels dans cette phase de prototypage. Aussi, grâce à sa structure bien adaptée, l'aspect automatisé de son intégration et de sa mise en place, notre méthodologie garantit une réduction significative des coûts du passage en série et de la mise en place de normes telles que l'ISO 26262 ou la DO-178. Pour illustrer les résultats que nous obtenons grâce à notre méthodologie et la chaîne d'outils associée, nous l'appliquons dans le cadre d'un projet industriel d'innovation qui consiste à la robotisation d'un véhicule prototype. Le cas d'étude se concentre sur la fonction "accélérateur" de ce prototype. / Nowadays, the increasing complexity of embedded systems requires the management, from the first prototypes and software level, of requirements usually handled later even only when passing in production, such as including dependability constraints. We propose a development methodology for embedded software that can meet the needs and constraints of developing this software in the prototyping phase. The flexibility of the methodology ensures better management of recurring changes characterizing the software in the prototyping phase. Also, due to its well-adapted structure, and automated aspect of its integration and implementation, our methodology ensures a significant cost reduction of serialization and implementation of norms such as ISO 26262 or DO-178. To illustrate the results, we apply our methodology and the associated toolchain to an innovative industrial project which consists to robotize a prototype car. The case study focuses on the accelerator function of the prototype.

Une séparation existe de longue date entre les domaines de la compilation et de l'ordonnancement temps-réel. Si ces deux domaines ont le même objectif - la construction d'implantations correctes - la séparation se justifie historiquement par des différences significatives entre les modèles et les méthodes utilisés. Cependant, avec la complexification des applications et du materiel qui les exécute, les problèmes étudiés dans ces deux domaines se confondent désormais largement. Dans cette thèse, nous nous concentrons sur la génération automatique de code pour des systèmes de contrôle embarqué incluant des contraintes complexes (notamment temps-réel). A ces fins, nous défendons l'idée qu'il est profitable de fournir un effort commun de recherche entre ces deux communautés. En adaptant une technique de compilation au problème d'ordonnancement temps réel d'applications sur des architectures multiprocessurs, nous montrons à la fois les difficultés inhérentes à cet effort commun, mais aussi les possibles avancées qu'il porte. En effet, nous montrons que l'adaptation de techniques d'optimisation à de nouveaux objectifs, dans un contexte différent facilite le développement de systèmes de meilleure qualité. Nous proposons d'utiliser les formalismes et langages synchrones comme base formelle commune dans ce travail d'adaptation. Ceux-cis étendent naturellement les modèles classiques utilisés pour l'ordonnancement temps réel (graphes de tâches dépendentes) et la compilation (SSA et graphes de dépendence de données), et fournissent également des techniques efficaces pour la manipulation de structures de contrôle complexes. Nous avons implanté nos résultats dans le compilateur LoPhT. / There is a long standing separation between the fields of compiler construction and real-time scheduling. While both fields have the same objective - the construction of correct implementations – the separation was historically justified by significant differences in the models and methods that were used. Nevertheless, with the ongoing complexification of applications and of the hardware of the execution platforms, the objects and problems studied in these two fields are now largely overlapping. In this thesis, we focus on the automatic code generation for embedded control systems with complex constraints, including hard real-time requirements. To this purpose, we advocate the need for a reconciled research effort between the communities of compilation and real-time systems. By adapting a technique usually used in compilers (software pipelining) to the system-level problem of multiprocessor scheduling of hard real-time applications, we shed light on the difficulties of this unified research effort, but also show how it can lead to real advances. Indeed we explain how adapting techniques for the optimization of new objectives, in a different context, allows us to develop more easily systems of better quality than what was done until now. In this adaptation process, we propose to use synchronous formalisms and languages as a common formal ground. These can be naturally seen as extensions of classical models coming from both real-time scheduling (dependent task graphs) and compilation (single static assignment and data dependency graphs), but also provide powerful techniques for manipulating complex control structures. We implemented our results in the LoPhT compiler.

Nous nous intéressons dans cette thèse à la maîtrise de processeurs multi-cœurs COTS dans le but de les rendre utilisables dans des équipements avioniques, qui ont des exigences temps réelles dures. L’objectif est de permettre l'application de méthodes connues d’évaluation de pire temps d’exécution (WCET) sur un ensemble de tâches représentatif d’applications avioniques. Au cours de leur exécution, les tâches exécutées sur différents cœurs vont accéder simultanément à des ressources matérielles qui sont partagées entre les cœurs, en particulier la mémoire principale. Cela pourra entraîner des mises en attente de certains accès que l'on qualifie d'interférences. Ces interférences peuvent avoir un impact élevé sur le temps d'exécution du logiciel embarqué. Sur un processeur COTS, qui est acheté dans le commerce et vise un marché plus large que l'avionque, cet impact n'est pas borné. Nous cherchons à garantir l'absence d'interférences grâce à des moyens logiciels, dans la mesure où les processeurs COTS ne proposent pas de mécanismes adéquats au niveau matériel. Nous cherchons à étendre des concepts de logiciel déterministe de telle sorte à les rendre compatibles avec un objectif de réutilisation de logiciel existant. A cet effet, nous introduisons la notion de logiciel de contrôle, qui est un élément fonctionnellement neutre, répliqué sur tous les cœurs, et qui contrôle les dates des accès des cœurs aux ressources communes de telle sorte à offrir une isolation temporelle entre ces accès. Nous étudions dans cette thèse le problème de faisabilité d'un logiciel de contrôle sur un processeur COTS, et de son efficacité vis à vis d'applications avioniques. / We focus in this thesis on issues related to COTS multi-core processors mastering, especially regarding hard real-time constraints, in order to enable their usage in future avionics equipment. We aim at applying existing Worst Case Execution Time (WCET) evaluation methods on a set of tasks similar to those we can find in avionics software. At runtime, tasks executed among different cores are likely to access hardware resources at the same time, e.g. the main memory. It may lead to additional delays due to hardware contention, called “interferences”. Interferences slow down embedded software within ranges that may be important. Additionnally, no bound has been established for their impact on WCET when using COTS processors, that target larger markets than avionics. We try to provide guarantees that all interferences are eliminated through software, as COTS processors do not provide adequate mechanisms at hardware level. We extend deterministic software concepts that have been developed in the state of the art, in order to make them compliant with the use of legacy software. We introduce the concept of "control software", which is functionnaly neutral, is replicated among all cores, and performs active control of core's accesses to shared resources, so that concurrent accesses are temporally isolated. We formalize and study in this thesis the problem of control software feasibility on COTS processors, and questions of efficiency with regard to legacy avionics software.

Le sujet de ma thèse s’inscrit dans le domaine des preuves formelleset de la vérification des algorithmescryptographiques. L’implémentation des algorithmes cryptographiquesest souvent une tâche assez compliquée, parce qu’ils sont optimiséspour être efficaces et sûrs en même temps. Par conséquent, il n’estpas toujours évident qu’un programme cryptographique en tant quefonction, corresponde exactement à l’algorithme mathématique,c’est-à-dire que le programme soit correct. Les erreurs dans lesprogrammes cryptographiques peuvent mettre en danger la sécurité desystèmes cryptographiques entiers et donc, des preuves de correctionsont souvent nécessaires. Les systèmes formels et les assistants depreuves comme Coq et Isabelle-HOL sont utilisés pour développer despreuves de correction des programmes. Les courbes elliptiques sontlargement utilisées en cryptographie surtout en tant que groupecryptographique très efficace. Pour le développement des preuvesformelles des algorithmes utilisant les courbes elliptiques, unethéorie formelle de celles-ci est nécessaire. Dans ce contexte, nousavons développé une théorie formelle des courbes elliptiques enutilisant l’assistant de preuves Coq. Cette théorie est par la suiteutilisée pour prouver la correction des algorithmes de multiplicationscalaire sur le groupe des points d’une courbe elliptique.Plus précisément, mes travaux de thèse peuvent être divisées en deuxparties principales. La première concerne le développement de lathéorie des courbes elliptiques en utilisant l'assistant des preuvesCoq. Notre développement de plus de 15000 lignes de code Coqcomprend la formalisation des courbes elliptiques données par uneéquation de Weierstrass, la théorie des corps des fonctionsrationnelles sur une courbe, la théorie des groupes libres et desdiviseurs des fonctions rationnelles sur une courbe. Notre résultatprincipal est la formalisation du théorème de Picard; une conséquencedirecte de ce théorème est l’associativité de l’opération du groupedes points d’une courbe elliptique qui est un résultat non trivial àprouver. La seconde partie de ma thèse concerne la vérification del'algorithme GLV pour effectuer la multiplication scalaire sur descourbes elliptiques. Pour ce développement, nous avons vérifier troisalgorithmes indépendants: la multiexponentiation dans un groupe, ladécomposition du scalaire et le calcul des endomorphismes sur unecourbe elliptique. Nous avons également développé une formalisationdu plan projectif et des courbes en coordonnées projectives et nousavons prouvé que les deux représentations (affine et projective) sontisomorphes.Notre travail est à la fois une première approche à la formalisationde la géométrie algébrique élémentaire qui est intégré dans lesbibliothèques de Ssreflect mais qui sert aussi à la certification devéritables programmes cryptographiques. / This thesis is in the domain of formalization of mathematics and ofverification of cryptographic algorithms. The implementation ofcryptographic algorithms is often a complicated task becausecryptographic programs are optimized in order to satisfy bothefficiency and security criteria. As a result it is not alwaysobvious that a cryptographique program actually corresponds to themathematical algorithm, i.e. that the program is correct. Errors incryprtographic programs may be disastrous for the security of anentire cryptosystem, hence certification of their correctness isrequired. Formal systems and proof assistants such as Coq andIsabelle-HOL are often used to provide guarantees and proofs thatcryptographic programs are correct. Elliptic curves are widely usedin cryptography, mainly as efficient groups for asymmetriccryptography. To develop formal proofs of correctness forelliptic-curve schemes, formal theory of elliptic curves is needed.Our motivation in this thesis is to formalize elliptic curve theoryusing the Coq proof assistant, which enables formal analysis ofelliptic-curve schemes and algorithms. For this purpose, we used theSsreflect extension and the mathematical libraries developed by theMathematical Components team during the formalization of the FourColor Theorem. Our central result is a formal proof of Picard’stheorem for elliptic curves: there exists an isomorphism between thePicard group of divisor classes and the group of points of an ellipticcurve. An important immediate consequence of this proposition is theassociativity of the elliptic curve group operation. Furthermore, wepresent a formal proof of correctness for the GLV algorithm for scalarmultiplication on elliptic curve groups. The GLV algorithm exploitsproperties of the elliptic curve group in order to acceleratecomputation. It is composed of three independent algorithms:multiexponentiation on a generic group, decomposition of the scalarand computing endomorphisms on algebraic curves. This developmentincludes theory about endomorphisms on elliptic curves and is morethan 5000 lines of code. An application of our formalization is alsopresented.

Ce travail s’intéresse au problème de détection de ruptures multiples dans des signaux physiologiques (univariés ou multivariés). Ce type de signaux comprend par exemple les électrocardiogrammes (ECG), électroencéphalogrammes (EEG), les mesures inertielles (accélérations, vitesses de rotation, etc.). L’objectif de cette thèse est de fournir des algorithmes de détection de ruptures capables (i) de gérer de long signaux, (ii) d’être appliqués dans de nombreux scénarios réels, et (iii) d’intégrer la connaissance d’experts médicaux. Par ailleurs, les méthodes totalement automatiques, qui peuvent être utilisées dans un cadre clinique, font l’objet d’une attention particulière. Dans cette optique, des procédures robustes de détection et des stratégies supervisées de calibration sont décrites, et une librairie Python open-source et documentée, est mise en ligne.La première contribution de cette thèse est un algorithme sous-optimal de détection de ruptures, capable de s’adapter à des contraintes sur temps de calcul, tout en conservant la robustesse des procédures optimales. Cet algorithme est séquentiel et alterne entre les deux étapes suivantes : une rupture est détectée, puis retranchée du signal grâce à une projection. Dans le cadre de sauts de moyenne, la consistance asymptotique des instants estimés de ruptures est démontrée. Nous prouvons également que cette stratégie gloutonne peut facilement être étendue à d’autres types de ruptures, à l’aide d’espaces de Hilbert à noyau reproduisant. Grâce à cette approche, des hypothèses fortes sur le modèle génératif des données ne sont pas nécessaires pour gérer des signaux physiologiques. Les expériences numériques effectuées sur des séries temporelles réelles montrent que ces méthodes gloutonnes sont plus précises que les méthodes sous-optimales standards et plus rapides que les algorithmes optimaux.La seconde contribution de cette thèse comprend deux algorithmes supervisés de calibration automatique. Ils utilisent tous les deux des exemples annotés, ce qui dans notre contexte correspond à des signaux segmentés. La première approche apprend le paramètre de lissage pour la détection pénalisée d’un nombre inconnu de ruptures. La seconde procédure apprend une transformation non-paramétrique de l’espace de représentation, qui améliore les performances de détection. Ces deux approches supervisées produisent des algorithmes finement calibrés, capables de reproduire la stratégie de segmentation d’un expert. Des résultats numériques montrent que les algorithmes supervisés surpassent les algorithmes non-supervisés, particulièrement dans le cas des signaux physiologiques, où la notion de rupture dépend fortement du phénomène physiologique d’intérêt.Toutes les contributions algorithmiques de cette thèse sont dans "ruptures", une librairie Python open-source, disponible en ligne. Entièrement documentée, "ruptures" dispose également une interface consistante pour toutes les méthodes. / This work addresses the problem of detecting multiple change points in (univariate or multivariate) physiological signals. Well-known examples of such signals include electrocardiogram (ECG), electroencephalogram (EEG), inertial measurements (acceleration, angular velocities, etc.). The objective of this thesis is to provide change point detection algorithms that (i) can handle long signals, (ii) can be applied on a wide range of real-world scenarios, and (iii) can incorporate the knowledge of medical experts. In particular, a greater emphasis is placed on fully automatic procedures which can be used in daily clinical practice. To that end, robust detection methods as well as supervised calibration strategies are described, and a documented open-source Python package is released.The first contribution of this thesis is a sub-optimal change point detection algorithm that can accommodate time complexity constraints while retaining most of the robustness of optimal procedures. This algorithm is sequential and alternates between the two following steps: a change point is estimated then its contribution to the signal is projected out. In the context of mean-shifts, asymptotic consistency of estimated change points is obtained. We prove that this greedy strategy can easily be extended to other types of changes, by using reproducing kernel Hilbert spaces. Thanks this novel approach, physiological signals can be handled without making assumption of the generative model of the data. Experiments on real-world signals show that those approaches are more accurate than standard sub-optimal algorithms and faster than optimal algorithms.The second contribution of this thesis consists in two supervised algorithms for automatic calibration. Both rely on labeled examples, which in our context, consist in segmented signals. The first approach learns the smoothing parameter for the penalized detection of an unknown number of changes. The second procedure learns a non-parametric transformation of the representation space, that improves detection performance. Both supervised procedures yield finely tuned detection algorithms that are able to replicate the segmentation strategy of an expert. Results show that those supervised algorithms outperform unsupervised algorithms, especially in the case of physiological signals, where the notion of change heavily depends on the physiological phenomenon of interest.All algorithmic contributions of this thesis can be found in ``ruptures'', an open-source Python library, available online. Thoroughly documented, ``ruptures'' also comes with a consistent interface for all methods.

La présente thèse concerne la conception d’un outil d’aide à la décision, et s’intéresse tout particulièrementaux aspects relatifs à l’apprentissage et au diagnostic. Le premier objectif est de le rendrecapable de choisir le meilleur scénario pour le couple « date de semis »/ « type de semis » en fonctiondes caractéristiques des parcelles à diagnostiquer dans un objectif d’aide à la décision pour les agriculteurs.Le second concerne le diagnostic hydrique établi avant le début des irrigations en juin, au coursduquel il s’agit d’évaluer les besoins en eau d’irrigation des différents îlots de parcelles afin d’anticiperla demande et de répartir au mieux les quantités d’eau pourvue aux irrigants. L’apprentissage utilisela méthode de classification LAMDA qui est basée sur la logique floue. Afin de permettre la prise encompte optimale de tous les facteurs pouvant intervenir dans le rendement d’une parcelle, un nouveautype a été intégré à la méthode LAMDA, et les outils d’apprentissage ont été modélisés, implémentés,et testés de sorte à correspondre aux besoins spécifiques des deux parties du projet. Le nouveau type aété conçu pour être générique et permettre à la méthode LAMDA un traitement multicouche des donnéesd’apprentissage. Il autorise ainsi la gestion de données multidimensionnelles issues de contextesdifférents. Son efficacité a été évaluée sur les cas pratiques du projet MAISEO mais a vocation à pouvoirêtre appliqué à tous les autres domaines de recherche dans lesquels la classification multivariée peutêtre employée. / My thesis deals with the conception of a decision support tool, and particularly focuses on the aspectsrelative to machine learning and diagnosis. The first goal is to make it capable of selecting thebest scenario for the couple « date of sowing »/ « type of seed » taking in account the plots to diagnosecaracteristics with the aim of guiding the corn farmers practices. The second is goal is about the waterdiagnosis, set up in june, before the irrigation is started. This diagnosis aims at evaluating the waterneeds of large plots areas, with the purpose to anticipate demand and better allocate the water quantityprovided to the farmers. The LAMDA method has been chosen to realize the machine learning ; thisis a fuzzy logic based classification method. A new type of data has been integrated to the method toensure that the main factors that influence a plot yield are fully taken into account. In this process, themachine learning tools have been modelled, implemented, and tested in the order to correspond to thespecific needs of both parts of the project. The new type of data has been designed to be generic andallows a multilayer clustering to diagnose the complex systems. Multidimensional data coming fromvarious contexts are so able to be manage by the LAMDA method. The efficiency of this technique hasbeen assessed on the practical cases of the MAISEO project, but is intented to be apply to every researchfield in which the multivariate classification is used.

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

Les situations d'enseignement apprentissage évoluent en milieu universitaire, notamment par le déplacement de paradigme sur l'apprenant initié par les théories socioconstructivistes et la présence du numérique qui s'accroît. Aujourd'hui un intérêt particulier est dirigé sur les études relatives à des situations de classe où sont mises en œuvre des approches innovantes et complexes fondées sur des pratiques instrumentées par la technologie. Cela ouvre de nouveaux boulevards dans la recherche en éducation surtout en questionnant les outils technologiques en tant qu'artefacts pour des usages en enseignement, en apprentissage et en administration scolaire. Dans le lot de ces usages s'est développée une importante littérature à propos des approches collaboratives autour des interactions écrites ou verbales entre apprenants. Dans le contexte de l'enseignement supérieur en Afrique francophone ces usages sont très limités voire inexistants. Ainsi, comment engager des groupes d'apprenants dans des interactions écrites de nature collaborative autour de questions complexes devient un défi majeur dans ce contexte spécifique confronté, comme d'autres pays du monde, au renouveau pédagogique marqué par l'adoption d'un nouveau système, l'utilisation de l'approche par les compétences et l'intégration d'outils et d'environnements numériques dans les situations de formation. Cela a fondé l'objet de notre étude qui est axée sur la collaboration, plus spécifiquement sur les interactions écrites, partant du " Knowledge Building " comme théorie et modèle avancés de collaboration pour soutenir une démarche de production de connaissances. Notre étude s'est adossée au domaine du CSCL (Computer Supported Collaborative Learning) qui a servi de cadre d'ancrage des pratiques que nous avons mises en œuvre afin d'étudier la qualité de la collaboration à travers le discours écrit des apprenants. Nous avons exploré les interactions et la manière dont des groupes d'individus produisaient ensemble un savoir dans des situations pédagogiques instrumentées dont le design a été pensé progressivement pour amener les groupes d'apprenants à produire un savoir collectif. Pour cela nous avons lancé une démarche d'expérimentation qui s'est déroulée sur 3 itérations, soit avec trois cohortes de 2015 à 2019. Deux situations pédagogiques ont été mises en place et dans chacune d'elles trois équipes de six ou sept membres interagissant en tant que Knowledge Building Community (axe théorique), en faisant appel aux principes de coélaboration de connaissances, mais aussi aux scripts collaboratifs sur deux supports numériques (axe technologique). Les données furent récoltées grâce à différents sources et outils de collecte. L'approche méthodologique du Design Research (McKenney & Reeves, 2012) a guidé l'expérimentation et a permis d'interroger de manière itérative chaque intervention en vue d'un raffinement progressif du dispositif. Notre étude nous a mené à la formulation d'une grille d'analyse des interactions innovatrice puisqu'elle puise son ancrage dans des données collectées au sein d'un contexte singulier engageant des apprenants peu informés des pratiques collaboratives instrumentées. Elle présente différentes catégories qui permettent d'analyser qualitativement, dans un contexte comme le nôtre, les interactions écrites de groupes d'apprenants engagés dans un processus de collaboration axé sur la coélaboration de connaissances. Notre étude a permis également d'établir la nécessité d'agir sur deux mécanismes pour espérer une appropriation des principes de coélaboration de connaissances suffisante pour conduire à des interactions écrites de nature collaborative cohérentes, soit les scripts collaboratifs et les fonctionnalités de production de notes écrites des environnements technologiques. Elle s'ajoute aux travaux liés aux démarches méthodologiques fondées sur le design avec la recommandation d'usage d'outils métacognitifs qui permettent d'agir sur la compréhension des apprenants quant à la démarche à entreprendre individuellement et aussi avec d'autres. / Teaching and learning situations have been evolving, notably through the paradigm shift towards the learner, initiated by socioconstructivist theories and digital technologies. Today a particular interest is directed on studies related to classroom situations where innovative and complex approaches based on technology-instrumented practices are implemented. This opens new avenues in educational research, especially by questioning technological tools as artifacts for use in teaching, learning and school administration. An important literature on collaborative approaches, centered on learners' written or verbal interactions, has developed in the framework of these uses. In the context of higher education in Francophone Africa, these uses are very limited or non-existent. Thus, the major challenge becomes that of engaging groups of learners in written interactions of a collaborative nature, around complex questions in this specific context in which, as in other countries of the world, they face a pedagogical renewal marked by the adoption of a new system, the use of a competency-based approach and the integration of digital tools and environments in educational situations. This is at the origin of our study, which focuses on collaboration, more specifically on written interactions, using Knowledge Building as theory. Our study is therefore anchored in the practices of the CSCL domain. We explored the interactions and the way groups of individuals produced knowledge together in instrumented pedagogical situations progressively designed to this end. We launched an experimental approach inclusive of 3 iterations involving three student cohorts from 2015 to 2019. Two pedagogical situations were set up and, in each of them, three teams of six or seven members interacted as a Knowledge Building Community (theoretical axis), using the principles of Knowledge Building and also collaborative scripts on two distinct digital platforms (technological axis). Data were collected using different sources and gathering tools. The methodological approach, Design Research (McKenney & Reeves, 2012), guided the experimentation and made it possible to iteratively question each intervention with a view to progressively refine the system. Our study led us to the formulation of an interaction analysis grid, an innovation anchored in data collected within a singular context involving learners with little information about instrumented collaborative practices. The study presents different categories that make it possible to qualitatively analyze, in a similar context, the written interactions of groups of learners engaged in a collaborative process focused on knowledge Building. Our study has also established the need to act on two mechanisms for a sufficient appropriation of the Knowledge Building principles leading to coherent written interactions of a collaborative nature, namely collaborative scripts and written note production functionalities of technological environments. Finally, our study adds to design-based research works focused on the use metacognitive tools that make it possible to act on learners' understanding of the process to be undertaken individually and also with others.

Cette thèse a pour but d’améliorer l’automatisation dans l’ingénierie dirigée par les modèles (MDE pour Model Driven Engineering). MDE est un paradigme qui promet de réduire la complexité du logiciel par l’utilisation intensive de modèles et des transformations automatiques entre modèles (TM). D’une façon simplifiée, dans la vision du MDE, les spécialistes utilisent plusieurs modèles pour représenter un logiciel, et ils produisent le code source en transformant automatiquement ces modèles. Conséquemment, l’automatisation est un facteur clé et un principe fondateur de MDE. En plus des TM, d’autres activités ont besoin d’automatisation, e.g. la définition des langages de modélisation et la migration de logiciels. Dans ce contexte, la contribution principale de cette thèse est de proposer une approche générale pour améliorer l’automatisation du MDE. Notre approche est basée sur la recherche méta-heuristique guidée par les exemples. Nous appliquons cette approche sur deux problèmes importants de MDE, (1) la transformation des modèles et (2) la définition précise de langages de modélisation. Pour le premier problème, nous distinguons entre la transformation dans le contexte de la migration et les transformations générales entre modèles. Dans le cas de la migration, nous proposons une méthode de regroupement logiciel (Software Clustering) basée sur une méta-heuristique guidée par des exemples de regroupement. De la même façon, pour les transformations générales, nous apprenons des transformations entre modèles en utilisant un algorithme de programmation génétique qui s’inspire des exemples des transformations passées. Pour la définition précise de langages de modélisation, nous proposons une méthode basée sur une recherche méta-heuristique, qui dérive des règles de bonne formation pour les méta-modèles, avec l’objectif de bien discriminer entre modèles valides et invalides. Les études empiriques que nous avons menées, montrent que les approches proposées obtiennent des bons résultats tant quantitatifs que qualitatifs. Ceux-ci nous permettent de conclure que l’amélioration de l’automatisation du MDE en utilisant des méthodes de recherche méta-heuristique et des exemples peut contribuer à l’adoption plus large de MDE dans l’industrie à là venir. / This thesis aims to improve automation in Model Driven Engineering (MDE). MDE is a paradigm that promises to reduce software complexity by the mean of the intensive use of models and automatic model transformation (MT). Roughly speaking, in MDE vision, stakeholders use several models to represent the software, and produce source code by automatically transforming these models. Consequently, automation is a key factor and founding principle of MDE. In addition to MT, other MDE activities require automation, e.g. modeling language definition and software migration. In this context, the main contribution of this thesis is proposing a general approach for improving automation in MDE. Our approach is based on meta-heuristic search guided by examples. We apply our approach to two important MDE problems, (1) model transformation and (2) precise modeling languages. For transformations, we distinguish between transformations in the context of migration and general model transformations. In the case of migration, we propose a software clustering method based on a search algorithm guided by cluster examples. Similarly, for general transformations, we learn model transformations by a genetic programming algorithm taking inspiration from examples of past transformations. For the problem of precise metamodeling, we propose a meta-heuristic search method to derive well-formedness rules for metamodels with the objective of discriminating examples of valid and invalid models. Our empirical evaluation shows that the proposed approaches exhibit good results. These allow us to conclude that improving automation in MDE using meta-heuristic search and examples can contribute to a wider adoption of MDE in industry in the coming years.

Cette thèse a pour but d’améliorer l’automatisation dans l’ingénierie dirigée par les modèles (MDE pour Model Driven Engineering). MDE est un paradigme qui promet de réduire la complexité du logiciel par l’utilisation intensive de modèles et des transformations automatiques entre modèles (TM). D’une façon simplifiée, dans la vision du MDE, les spécialistes utilisent plusieurs modèles pour représenter un logiciel, et ils produisent le code source en transformant automatiquement ces modèles. Conséquemment, l’automatisation est un facteur clé et un principe fondateur de MDE. En plus des TM, d’autres activités ont besoin d’automatisation, e.g. la définition des langages de modélisation et la migration de logiciels. Dans ce contexte, la contribution principale de cette thèse est de proposer une approche générale pour améliorer l’automatisation du MDE. Notre approche est basée sur la recherche méta-heuristique guidée par les exemples. Nous appliquons cette approche sur deux problèmes importants de MDE, (1) la transformation des modèles et (2) la définition précise de langages de modélisation. Pour le premier problème, nous distinguons entre la transformation dans le contexte de la migration et les transformations générales entre modèles. Dans le cas de la migration, nous proposons une méthode de regroupement logiciel (Software Clustering) basée sur une méta-heuristique guidée par des exemples de regroupement. De la même façon, pour les transformations générales, nous apprenons des transformations entre modèles en utilisant un algorithme de programmation génétique qui s’inspire des exemples des transformations passées. Pour la définition précise de langages de modélisation, nous proposons une méthode basée sur une recherche méta-heuristique, qui dérive des règles de bonne formation pour les méta-modèles, avec l’objectif de bien discriminer entre modèles valides et invalides. Les études empiriques que nous avons menées, montrent que les approches proposées obtiennent des bons résultats tant quantitatifs que qualitatifs. Ceux-ci nous permettent de conclure que l’amélioration de l’automatisation du MDE en utilisant des méthodes de recherche méta-heuristique et des exemples peut contribuer à l’adoption plus large de MDE dans l’industrie à là venir. / This thesis aims to improve automation in Model Driven Engineering (MDE). MDE is a paradigm that promises to reduce software complexity by the mean of the intensive use of models and automatic model transformation (MT). Roughly speaking, in MDE vision, stakeholders use several models to represent the software, and produce source code by automatically transforming these models. Consequently, automation is a key factor and founding principle of MDE. In addition to MT, other MDE activities require automation, e.g. modeling language definition and software migration. In this context, the main contribution of this thesis is proposing a general approach for improving automation in MDE. Our approach is based on meta-heuristic search guided by examples. We apply our approach to two important MDE problems, (1) model transformation and (2) precise modeling languages. For transformations, we distinguish between transformations in the context of migration and general model transformations. In the case of migration, we propose a software clustering method based on a search algorithm guided by cluster examples. Similarly, for general transformations, we learn model transformations by a genetic programming algorithm taking inspiration from examples of past transformations. For the problem of precise metamodeling, we propose a meta-heuristic search method to derive well-formedness rules for metamodels with the objective of discriminating examples of valid and invalid models. Our empirical evaluation shows that the proposed approaches exhibit good results. These allow us to conclude that improving automation in MDE using meta-heuristic search and examples can contribute to a wider adoption of MDE in industry in the coming years.