Étude des aspects logiciels lies a la conception d'applications graphiques interactives

Ces travaux de thèse ont pour but de faire des avancées dans le domaine de la vision cognitive en proposant une plate-forme fonctionnelle et logicielle pour le problème complexe de l'interprétation sémantique d'images. Nous nous sommes focalisés sur la proposition de solutions génériques et indépendantes de toute application. Plus qu'une solution à un problème spécifique, la plate-forme proposée est une architecture minimale qui fournit des outils réutilisables pour la conception de systèmes d'interprétation sémantique d'images.<br />Le problème de l'interprétation sémantique d'images est un problème complexe qui peut se séparer en 3 sous-problèmes plus faciles à résoudre en tant que problèmes indépendants: (1) l'interprétation sémantique, (2) la gestion des données visuelles pour la mise en correspondance des représentations abstraites haut niveau de la scène avec les données image issues des capteurs et (3) le traitement d'images. Nous proposons une architecture distribuée qui se base sur la coopération de trois systèmes à base de connaissances (SBCs).<br />Chaque SBC est spécialisé pour un des sous problèmes de l'interprétation d'images. Pour chaque SBC nous avons proposé un modèle générique en formalisant la connaissance et des stratégies de raisonnement dédiées. De plus, nous proposons d'utiliser deux ontologies pour faciliter l'acquisition de la connaissance et permettre l'interopérabilité entre les trois différents SBCs.<br />Un travail d'implémentation de la plate forme de vision cognitive a été fait à l'aide de la plate-forme de développement de systèmes à base de connaissances LAMA conçue par l'équipe ORION.<br />Les solutions proposées ont été validées sur une application concrète et difficile: le diagnostic précoce des pathologies végétales et en particulier des pathologies du rosier de serre. Ce travail a été effectué en coopération avec l'INRA (Institut National de la Recherche Agronomique).

Présentation d'une synthèse des théories et techniques issues des sciences cognitives et de l'informatique. Dans une deuxième partie, un modèle d'architecture permettant d'intégrer aux logiciels interactifs les principes essentiels de l'ergonomie cognitive est propose. Un système interactif organise selon ce modèle repartit la gestion de l'interaction au sein d'agents spécialisés

Le sujet de la thèse se rattache au calcul formel. La première partie est consacrée à l'étude et à la réalisation d'un logiciel de résolution d'équations différentielles. Ce logiciel DESIR est écrit pour le système de calcul formel REDUCE. Il permet d'obtenir les solutions formelles d'équations différentielles, d'un ordre quelconque, au voisinage de points réguliers et irréguliers. La deuxième partie est une étude approfondie des équations aux différences. Cette étude est orientée vers la recherche d'algorithme permettant de construire une base de solutions asymptotiques d'une équation aux différences linéaires à coefficients dans un corps de séries formelles

Indépendance d'un logiciel graphique par rapport à son contexte d'utilisation. Conception et réalisation d'un logiciel graphique basé sur le concept de "console virtuelle". La première génération de GRIGRI. La conception du logiciel GRIGRI. La réalisation du logiciel GRIGRI. Etude des deux types d'interpréteurs. Directives pour l'insertion du logiciel dans un contexte quelconque

L'objectif de ce travail de thèse est le développement d'une méthodologie pour la génération rapide <br />d'architectures flexibles et modulaires pour les systèmes distribués. Cette approche, appelé aussi <br />"prototypage virtuel", est une étape essentielle dans le processus de conception conjointe des systèmes mixtes logiciel/matériel. Les approches de recherche dans ce domaine sont motivées par le besoin urgent de prototypes pour valider la spécification, par la disponibilité des outils et des environnements de synthèse pour les parties logicielles et matérielles. <br />Le prototypage virtuel permet à la fois la manipulation du domaine logiciel ainsi que du domaine matériel. Il prend en entrée une architecture hétérogène composée d'un ensemble de modules distribués issu du découpage matériel/logiciel et génère des descriptions exécutables pour des éléments matériels et logiciels. Ce travail décrit une stratégie de prototypage virtuel pour la co­synthèse (génération des modules matériels et logiciels sur une plate­forme architecturale) et la co­simulation (c'est­à­dire la simulation conjointe de ces deux composants) dans un environnement unifié. Ces travaux définissent également le développement d'un environnement de co­simulation distribué et flexible permettant l'utilisation de différents outils de simulation, de langages, la génération de modèles matériels et logiciels synthésisables et l'ordonnancement des modèles multiprocesseurs sur une architecture <br />monoprocesseur. Cette approche, présentée dans la conférence ED&TC, a obtenu le prix de l'année 1995. Des outils ont été mis en pratique dans l'environnement de conception conjointe Cosmos. Ce travail a aussi fait <br />l'objet d'un transfert de technologie au profit de SGS­Thomson Microelectronics. Les outils développés au cours de cette thèse ont été utilisés pour les projets Européens COMITY (particulièrement utilisé par l'Aérospatiale Missiles à Toulouse et Intracom en Grèce) et CODAC, et par d'autres groupes comme le FZI de l'université de Tübingen et PSA à Paris.

Aujourd'hui, le fait que la mémoire constitue un goulot d'étranglement pour les performances des programmes est un truisme. Les compilateurs doivent donc optimiser les programmes afin d'éviter de recourir à la mémoire, et ceci en utilisant au mieux les registres disponibles dans le processeur à parallélisme d'instructions (ILP).<br /><br />Cette thèse réexamine le concept de la pression des registres en lui donnant une plus forte priorité par rapport à l'ordonnancement d'instructions, sans ôter à ce dernier ses possibilités d'extraction de parallélisme. Nous proposons de traiter le problème des registres avant la phase d'ordonnancement. Deux grandes stratégies sont étudiées en détail. La première consiste à analyser et manipuler un graphe de dépendance de données (GDD) pour garantir les contraintes de registres sans allonger son chemin critique (si possible). Nous introduisons la notion de saturation en registres qui est la borne exacte maximale du besoin en registres de tout ordonnancement valide, indépendamment des contraintes architecturales. Son but est d'ajouter des arcs au GDD pour que la saturation soit en dessous du nombre de registres disponibles. Réciproquement, la suffisance est le nombre minimal de registres dont il faut disposer pour produire au moins un ordonnancement valide pour le GDD. Si cette suffisance est au dessus du nombre effectif de registres, alors les accès à la mémoire sont inévitables.<br />Notre deuxième stratégie construit une allocation de registres directement dans le GDD en optimisant la perte du parallélisme intrinsèque.<br /><br />Cette thèse considère des blocs de base, des graphes acycliques de flots de contrôles et des boucles internes destinées au pipeline logiciel. Nos expériences montrent que nos heuristiques sont presque optimales. L'étude prouve que nous pouvons et devons traiter les contraintes de registres avant la phase d'ordonnancement tout en garantissant une liberté pour l'extraction et l'exploitation de l'ILP.

On parle de plus en plus de systèmes (ou plateformes) reconfigurables qui intègrent sur un même substrat un ou plusieurs cœurs de processeurs et une matrice programmable (ex: Excalibur d'Altera, Virtex 2-Pro et Virtex 4-Fx de Xilinx). Par ailleurs, tout un champ technologique émerge actuellement dans le domaine de la reconfiguration dynamique. Le concepteur se retrouve face à des choix d'implantations logicielles (spécifiques ou génériques) et matérielles (figées ou reconfigurables) pour les différentes parties de l'application. Pour les prochaines générations de systèmes, la complexité croissante nécessite de faire appel à des méthodes et outils d'aide à la prise de décisions. Il est donc nécessaire d'étendre ou de repenser les approches de conception actuelles afin de les adapter aux possibilités offertes par les technologies reconfigurables.<br />Cette thèse propose une méthode automatique de partitionnement logiciel/matériel qui cible des systèmes mixtes logiciel et matériel reconfigurable dynamiquement et a pour objectif de minimiser le temps d'exécution global sous contrainte de surface maximale. Elle offre un flot complet à partir de la spécification au niveau système de l'application (écrite en SSM : formalisme graphique du langage synchrone Esterel) jusqu'à son raffinement vers les outils de niveau RTL. La méthode, basée sur un algorithme génétique, prend en compte les spécificités de l'architecture reconfigurable en ajoutant au partitionnement spatial (ou affectation) classique une étape de partitionnement temporel afin de distribuer dans le temps les configurations successivement implantées sur le reconfigurable. Les performances sont évaluées par une étape d'ordonnancement qui prend en compte les temps de communication et ceux dus aux changements de configurations.

Cette étude a trait aux systèmes interactifs sensibles au contexte, c'est-à-dire aux systèmes capables d'identifier les circonstances qui entourent l'action de l'utilisateur en vue d'offrir des services adaptés. En réponse au foisonnement de propositions sur le sujet, cette étude présente trois contributions complémentaires servant la conception amont, la conception logicielle et la mise en oeuvre : • Une définition de la notion de contexte qui doit se comprendre comme un ensemble de situations, une situation comprenant un ensemble de variables périphériques à la tâche utilisateur considérée mais susceptibles de l'influencer. On propose de distinguer le contexte système, du contexte utilisateur et leur intersection : le contexte net. • Un modèle conceptuel visant la mise en oeuvre de systèmes sensibles au contexte fondé sur la notion de contexteur. Un contexteur est une abstraction logicielle qui fournit la valeur d'un observable relevant du contexte système. Par composition de contexteurs, il est possible de construire une application sensible au contexte. • Une validation du modèle par la mise en oeuvre de contexteurs dans des exemples d'applications sensibles au contexte.

Les nouvelles technologies de l'information sont entrées au cœur de notre société et provoquent de profonds changements dans notre vie quotidienne, notamment dans le monde du travail. Or le métier d'enseignant n'a pas vraiment évolué, même si les méthodes éducatives changent, car toute tentative d'introduction de l'informatique se heurte à la méfiance des enseignants qui ont peur de perdre leur liberté de choix éducatifs. De plus, les avancées technologiques n'ont d'intérêt que si elles sont intégrées dans un processus global de conception d'applications éducatives. Nos recherches ont donc pour objectif principal de faciliter la tâche de l'enseignant dans la préparation de ses séquences pédagogiques. Nous définissons ainsi le support méthodologique d'un environnement informatique d'aide à la spécification des connaissances éducatives. Nous organisons alors nos travaux autour de trois axes. Tout d'abord, nous proposons la mise en place d'enseignements axés sur la notion de situations-problèmes au sens IUFM car elle met les apprenants en situation de projet tout en répondant aux objectifs pédagogiques fixés. Nous exposons ensuite la nécessité pour les enseignants de se reposer sur un processus de spécification formelle que nous définissons et pour lequel nous proposons un cycle de vie basé sur le prototypage rapide. Nous proposons aussi une ontologie de l'enseignement s'appuyant sur une architecture orientée-objet. Nous montrons enfin que l'utilisation de méta-outils CASE permet de développer un environnement ayant une assistance adaptée et suffisamment flexible pour permettre différentes façons de spécifier et différents points de vue et-ou formalismes de représentation sur une spécification. Le prototype développé couple le méta-outil CASE HARDY, qui fournit une interface diagrammatique supportant les étapes du processus de développement, et le générateur de système expert CLIPS qui assure la cohésion globale en terme de guidage et de flexibilité.