Cette thèse porte sur la construction d'un environnement pour développer des librairies de calcul formel certifié. Nous présentons d'abord les espèces, structures servant à décrire des spécifications par héritage multiple, raffinement et paramétrisation. Les collections, construites par encapsulation d'espèces constituent la librairie utilisateur. Nous définissons également les analyses statiques garantissant la correction d'une définition d'espèce. Ensuite, nous étudions la compilation des espèces et collections vers le langage d'exécution OCAML, en utilisant les objets et modules OCAML. Puis nous détaillons la traduction dans le langage de preuves COQ, la liaison retardée étant traduite par des lambda-abstractions. Nous montrons ensuite comment utiliser cette technique pour optimiser les exécutables OCAML. Enfin, nous prouvons que les analyses faites par le compilateur ainsi que les techniques de traduction sont conforme à la formalisation des espèces faites auparavant en COQ.

Les progrès technologiques confirmés au cours de cette décennie favorisent une importante révolution dans la façon de concevoir les systèmes informatiques. Des réseaux offrant des débits de milliards de bits par seconde permettront d'inter-connecter des ordinateurs personnels, moyens ultra-performants exécutant de nouvelles applications pouvant traiter, émettre ou recevoir des dizaines de megabits de données par seconde. Les systèmes automatisés sont des exemples de systèmes informatiques qui connaitront l'influence des progrés technologiques. L'audio, la vidéo, l'imagerie aux rayons X ou infrarouge, sont de nouveaux types d'information présentés sous forme de média continus pouvant être intégrés, à la faveur des progrès technologiques, aux systèmes automatisés. Nous proposons des extensions multimédia à MMS, la norme OSI de communication des systèmes automatisés, comme moyen d'intégration de ces nouveaux types d'information. MMS est basée sur le passage de messages et un protocole client-serveur mal adaptés aux flots soutenus de média continus. Après une présentation des particularités des systèmes multimédia traitant et véhiculant l'information sous forme de média discrets et continus, nous mettons en évidence des aspects de MMS qui la rendent inapte au traitement et au transfert de flots de média continus. Nous proposons ensuite un modèle d'extension du modèle objet et des services de MMS permettant de satisfaire les contraintes des média continus. Nous étudions enfin un prototype d'implémentation des nouveaux objets et services définis sur une plate-forme expérimentale. Ladite plate-forme se compose de stations de travail UNIX et Windows NT connectées par des infracstructures ATM. Elle servira à la mesure de performances des différents choix d'implémentation du modèle d'extension de MMS.

L'objectif de ce travail est la conception et la réalisation d'un Système de Gestion de Base de Données Relationnel (SGBDR) intégrant les concepts et la technologie "objets". Le principe de notre approche est d'étendre les domaines relationnels aux types abstraits (ADT) et revient à coupler de façon relativement faible les concepts et mécanismes objets au modèle et à un système relationnels. Cela introduit des problèmes de modélisation et d'optimisation nouveaux qui restent à étudier. Dans un premier temps, le modèle de données et les caractéristiques de l'extension sont définis. La notion de type abstrait est introduite pour exprimer de nouveaux domaines : un ADT définit une structure de données et un ensemble de méthodes (fonctions) qui constituent son unique interface de manipulation. Un mécanisme d'héritage simple est offert. Des constructeurs sont disponibles pour définir la structure de données d'un type ; on introduit ainsi la notion d'objet complexe. Le concept de partage, associé à l'identité d'objet, est un apport important de ce travail. Le langage associé au modèle est une extension de SQL appelée ESQL ; le langage d'écriture des méthodes actuellement disponible est une extension de C. La mise en oeuvre d'un tel système consiste à développer les composants nécessaires au support d'objets et à les intégrer à un noyau de SGBDR existant. Elle permet de mettre en évidence trois modules principaux. Le gestionnaire de types est un complément du gestionnaire de catalogue relationnel qui gère les définitions d'ADT. Le gestionnaire de méthodes regroupe un ensemble de fonctions allant de la compilation à l'exécution. Le gestionnaire d'objets assure le stockage et la manipulation des objets complexes (instances d'ADT) ; cette partie à notamment permis d'étudier des techniques évoluées de stockage d'objets.

La conception de systèmes énergétiques innovants et la caractérisation du confort des occupants requièrent de d'être capable d'estimer les détails des écoulements et des transferts de chaleur au sein des zones des bâtiments. Les méthodes de modélisation permettant d'estimer ces détails, telles que les méthodes zonales et CFD, sont difficilement applicables à l'étude d'un bâtiment dans son ensemble et sur de longues périodes de temps. Notre étude consiste à proposer une plate-forme de simulation permettant dans un premier temps de traiter la plupart des zones du bâtiment et de son enveloppe à l'aide de l'approche nodale qui considère chacune des zones comme un volume parfaitement uniforme. Chaque zone est alors caractérisée par un seul noeud de calcul où sont déterminées les variables d'états (température, pression, concentration, etc.). Ensuite, il s'agit d'étudier les détails au sein d'un nombre limité de zones et d'estimer l'impact de ces détails sur le comportement global du bâtiment. Ainsi, nous proposons différentes méthodes de couplage entre d'une part la méthode nodale et d'autre part, les méthodes zonales et CFD. Après avoir présenté les différentes méthodes de modélisation retenues pour la détermination des transferts de masse et de chaleur dans les bâtiments, nous tentons de montrer l'intérêt d'utiliser l'une plutôt qu'une autre en fonction, des spécificités de chacune des zones, et de l'étude à effectuer. Ensuite, nous exposons la plate-forme de simulation développée, permettant de mettre en oeuvre aussi bien les approches nodales et zonales, que les différentes procédures de couplage dépendant du type d'association de modèles. Enfin, différentes applications viennent confirmer les capacités offertes par la plate-forme, pour moduler le niveau de finesse des modèles utilisés pour représenter chacune des zones d'un bâtiment, mais aussi pour proposer de nouvelles orientations de recherche. En effet, la dernière application présente une approche de couplage entre les approches zonale et CFD, dans laquelle la première tire la connaissance de la structure de l'écoulement de la seconde. L'outil développé apporte de nombreuses possibilités d'applications, aussi bien pour la caractérisation du bâtiment lui-même que de son intégration dans son environnement immédiat.

La communication de groupe est un dispositif crucial pour le calcul haute performance notamment sur les grilles de calculs. Tandis que les bibliothèques issues des travaux antérieurs imposent des contraintes spécifiques aux programmeurs (par exemple l'utilisation d'interfaces consacrées) pour effectuer des communications de groupes, cette thèse présente un mécanisme qui se veut plus flexible. En particulier, nous proposons un modèle, où, étant donnée une classe Java, les communications de groupes sont déclanchées par appel aux méthodes publiques de la classe en conservant la notation pointée; de cette façon les communications et les groupes deviennent typés. De plus, des groupes sont automatiquement construits pour collecter les résultats d'une opération collective. Ce système est basé sur un Protocole à Méta-Objets. Cela permet une notation objet et une gestion dynamique des résultats (ex: B groupB = groupA.foo();). Cette flexibilité permet également de gérer les résultats qui sont eux mêmes des groupes d'objets accessibles à distance, et d'utiliser un groupe comme paramètre d'appel de méthode pour que ses membres soient distribués entre les membres d'un groupe d'appel. De plus, des groupes hiérarchiques peuvent être facilement et dynamiquement construits : une importante fonctionnalité de déploiement dans un contexte de grilles. Des mesures de performances et une application numérique démontrent la viabilité de l'approche. Nos derniers travaux mènent à un style de programmation SPMD (Single Program Multiple Data) orienté-objet basé sur les communications de groupes typés et qui permet un contrôle étendu sur des applications de calculs intensifs tout en préservant les bénéfices d'une approche typée. Les groupes d'objets soutenant le calcul distribué sont organisés selon une topologie, c'est à dire l'ajout de la notion d'une identification pour chaque membre dans le groupe SPMD et la possibilité de référencer facilement ses voisins. Les opérations collectives ont été revisitées et étendues par des barrières de synchronisation de façon à fournir un modèle complet de programmation SPMD orienté-objet.

Le modèle OFL (Open Flexible Languages) décrit et réifie le comportement des langages à objets à classes courants tels Java, C++ ou Eiffel et permet de modifier, d'adapter, ce comportement. Dans cette optique, les notions de classe --- généralisée sous le nom de "description" --- et de "relation entre descriptions" sont réifiées. Chaque langage est décrit sous la forme d'un ensemble de composants formé de types de description et de types de relation. Pour définir chaque composant, le méta-programmeur doit donner une valeur à un ensemble de paramètres qui décrivent la sémantique opérationnelle du composant. Par exemple, pour définir une nouvelle relation, il devra répondre aux questions : La relation définit-elle une utilisation ou une importation ? La relation permet-elle le polymorphisme ? Si oui, dans quel(s) sens ? Quelle est sa cardinalité maximale ? Peut-elle être circulaire, répétée ? Possède-t-elle une relation inverse ? Une fois ces types de description et de relation définis par le méta-programmeur, le programmeur est en mesure d'en faire usage pour la réalisation de son application. Le but du modèle OFL est d'aider à améliorer la qualité du code produit en donnant plus d'information et donc de précision sur les relations entre descriptions. Nous souhaitons de cette manière favoriser l'évolution et la maintenabilité des applications par l'intermédiaire d'une meilleure spécification, d'une documentation plus explicite, de contrôles automatiques plus pertinents, ... Il s'agit également d'offrir une plus grande souplesse au programmeur en lui permettant, par une phase de paramétrage ou de méta-programmation, de mieux adapter son langage de programmation de prédilection à ses besoins. L'objectif de cette thèse est de définir le modèle OFL et d'en présenter des exemples d'application.

Cette étude a pour objet de montrer qu'il est possible de générer automatiquement des modèles zonaux pour l'étude du comportement thermique et aéraulique des bâtiments. Les modèles zonaux sont basés sur le partitionnement des pièces en un petit nombre de sous-volumes. Cette approche est intermédiaire entre celle des modèles à un noeud (qui considèrent que la température est homogène dans chaque pièce, et pour cette raison ne permettent pas de prédire le confort thermique dans une pièce) et celle des codes CFD (qui sont très coûteux en temps de calcul). Pour atteindre notre objectif, nous avons reformulé le modèle zonal. Ceci a consisté à regrouper les équations de description du comportement du bâtiment dans des sous-systèmes d'équations. Ce regroupement est calqué sur le découpage spatial des pièces. Ainsi, les équations de bilan et d'état appliquées à un sous-volumes forment les modules de la famille des « cellules » et celles de transfert entre deux sous-volumes forment les modules de la famille des « interfaces ». Ces familles sont constituées de plusieurs modèles correspondant aux différents types d'écoulement qui se développent dans les bâtiments. Ceux-ci ont été traduits en objets SPARK, lesquels forment la bibliothèque de modèles. Construire une simulation consiste à choisir les modèles appropriés pour décrire les pièces et à les connecter. Cette dernière étape a été automatisée, si bien qu'il ne reste plus à l'utilisateur qu'à donner le partitionnement et à choisir les modèles qu'il désire implémenter. Le système d'équations résultant est résolu par le solveur de SPARK. Des résultats de simulations pour différentes configurations d'écoulement dans des pièces sont présentés et comparés à des données expérimentales. Nous donnons également des exemples d'application de la méthode zonale à l'étude d'un groupe de deux pièces, d'un bâtiment et d'une pièce de géométrie complexe.

Ce travail de thèse propose d'utiliser Fanalyse fonctionnelle dans le processus de conception des structures de convertisseurs statiques. L'analyse fonctionnelle permet d'obtenir un niveau de raisonnement relativement détaché d'une technologie de réalisation. Ainsi, elle permet de guider le concepteur vers l'obtention de plusieurs structures à partir d'un même cahier des charges. L'approche présentée ici est restreinte aux convertisseurs statiques mais peut être étendue aux entraînements électriques. Un modèle est proposé pour représenter les fonctions et les agencer sous forme de graphes fonctionnels. En complément, une analyse de cohérence de ces derniers a été élaborée afin d'aider le concepteur tout au long de sa démarche de conception, en lui signalant des problèmes éventuels de construction des graphes et en lui proposant même parfois des éléments de solution. A partir de là, nous avons mis en œuvre un prototype informatique afin de valider tous ces concepts. Cet outil ne réalise que la vérification de la cohérence et laisse à la charge du concepteur le choix des fonctions et le passage fonction-structure.

L'approche objet permet des applications plus évoluées et plus fiables et des développements spécifiques moins coûteux et évolutifs. Les objectifs de ce travail sont, d'une part, de contribuer à la conceptualisation complète de modèles de simulation à objet et d'autre part, de les implémenter en utilisant des techniques de programmation concurrente. Après une présentation, au chapitre I, des concepts des systèmes de production et de leur gestion, nous avons évalué, au chapitre II, les différents modèles de structure et de simulation pour les systèmes de production. Le chapitre ID propose une démarche d'analyse pour identifier des classes d'objets en cinq types du domaine: physiques, rôles, incidents, interactions et spécifications. Chacune de ces classes est spécifiée par quatre modèles: communication, information, transition d'état et processus. Dans le chapitre IV, nous avons conceptualisé une architecture générale des objets actifs, une plateforme de simulation à objets concurrents et des classes d'objets sémantiques tels que les transactions, les moyens de production et les décisions pour l'établissement des modèles de simulation de production. Nous avons illustré, au chapitre V, l'implémentation des coopérations spatiales et temporelles entre objets concurrents dans la simulation avec des concepts processus "légers" basés sur l'outil Meijin++.

Les modèles de membranes en grandes déformations sont utilisés dans diverses applications mécaniques telles que la biomécanique ou la mise en forme de corps creux plastiques. Le présent travail s'intéresse à la modélisation du gonflement de ces structures. Notre attention s'est tout d'abord portée sur la construction de lois de comportements prenant en compte l'anisotropie induite par la présence de fibres dans un matériaux hyperélastique. Cette approche conduit à une formulation isotrope transverse du comportement en terme d'invariants tensoriels. Une loi de comportement de ce type a été introduite dans un outil de simulation du procédé de thermoformage. D'autre part, nous avons développé un code de calcul élément fini spécifiquement dédié au soufflage des membranes en grandes déformations statiques. Une stratégie orientée objet exploitant pleinement les spécificité du Fortran 90 a été mise en place. Les éléments classiques de membrane y ont tout d'abord été implanté et validés. L'utilisation de ces éléments conduit à des problèmes de discrétisation dans les zones où la courbure de la géométrie déformée devient importante. Pour remédier à ces difficultés, un nouvel élément assurant lla continuité des tangentes à la membrane a été développé. Celui-ci améliore sensiblement les résultats. De plus l'apparition d'instabilités dans certains problèmes de soufflage a motivé la mise en œuvre d'un algorithme de détection des points singuliers et d'exploration des branches d'équilibre secondaires. Pour divers exemples, les branches d'équilibre axisymétriques sont retrouvées et des bifurcations non-axisymétriques sont mises en évidence. Finalement, un montage expérimental de soufflage de membranes cylindriques élastomères a été réalisé pour reproduire les états de déformation biaxiaux. Les premiers résultats sont encourageants. Le couplage de ces expériences et des méthodes numériques développées permettront dans un avenir proche la caractérisation des matériaux en grandes transformations élastiques.