Dans le contexte actuel de l'Internet, un enjeu de recherche majeur est de permettre aux applications et à leurs utilisateurs de disposer de systèmes de communication offrant une qualité de service (QdS) optimale. Ceci en fonction des ressources machine et réseau disponibles, dont les capacités et les performances, hétérogènes et variables, ne sont pas connues à l'avance. Le provisionnement optimal de la QdS dans ces futurs systèmes de communication autonomes nécessite d'une part la caractérisation des services et des ressources de communication disponibles, et d'autre part la prise en compte des expressions des besoins et des préférences des différents acteurs du système (utilisateurs, fournisseurs des services, etc.). Le sujet de la thèse porte sur la définition d'un cadre sémantique de QdS basé sur les ontologies pour la caractérisation des ressources et des services de communication dans le but de fournir la meilleure QdS au regard des besoins et des préférences des utilisateurs. Ce cadre sera utilisé dans la définition des objectifs et des contraintes de QdS et dans l'élaboration de modèles de décision. L'ensemble sera utilisé pour la mise en œuvre de QdS dans les systèmes de communication autonomes situés dans un contexte de réseaux domestiques.

Ancrer l'interaction: Gestion des connaissances pour la robotique interactive Avec le développement de la robotique cognitive, le besoin d'outils avancés pour représenter, manipuler, raisonner sur les connaissances acquises par un robot a clairement été mis en avant. Mais stocker et manipuler des connaissances requiert tout d'abord d'éclaircir ce que l'on nomme connaissance pour un robot, et comment celle-ci peut-elle être représentée de manière intelligible pour une machine. Ce travail s'efforce dans un premier temps d'identifier de manière systématique les besoins en terme de représentation de connaissance des applications robotiques modernes, dans le contexte spécifique de la robotique de service et des interactions homme-robot. Nous proposons une typologie originale des caractéristiques souhaitables des systèmes de représentation des connaissances, appuyée sur un état de l'art détaillé des outils existants dans notre communauté. Dans un second temps, nous présentons en profondeur ORO, une instanciation particulière d'un système de représentation et manipulation des connaissances, conçu et implémenté durant la préparation de cette thèse. Nous détaillons le fonctionnement interne du système, ainsi que son intégration dans plusieurs architectures robotiques complètes. Un éclairage particulier est donné sur la modélisation de la prise de perspective dans le contexte de l'interaction, et de son interprétation en terme de théorie de l'esprit. La troisième partie de l'étude porte sur une application importante des systèmes de représentation des connaissances dans ce contexte de l'interaction homme-robot : le traitement du dialogue situé. Notre approche et les algorithmes qui amènent à l'ancrage interactif de la communication verbale non contrainte sont présentés, suivis de plusieurs expériences menées au Laboratoire d'Analyse et d'Architecture des Systèmes au CNRS à Toulouse, et au groupe Intelligent Autonomous System de l'université technique de Munich. Nous concluons cette thèse sur un certain nombre de considérations sur la viabilité et l'importance d'une gestion explicite des connaissances des agents, ainsi que par une réflexion sur les éléments encore manquant pour réaliser le programme d'une robotique "de niveau humain".

Nos travaux de thèse s'inscrivent dans le cycle de vie des contrats de qualité de service (QdS) pour les architectures orientées services. Le cycle de vie de ces contrats se caractérise principalement par une phase de spécification et de modélisation des niveaux requis de qualité, une phase de négociation de ces niveaux et une phase de surveillance du contrat de qualité de service élaboré entre le client et le fournisseur. Concernant la première phase, nous avons remarqué que les approches existantes de modélisation des contrats de qualité de service se limitent à une description incompléte notamment dans le cas où les niveaux de service requis sont composés à partir d'autres métriques élémentaires de qualité. Pour remédier à cette insuffisance, nous avons défini un modèle nommé " SLAOnt " caractérisé par sa richesse sémantique et par sa complétude. Ce modèle de contrats de QdS est le fondement de base pour la phase de négociation et la phase de surveillance. Quand à la deuxième phase, nous avons constaté que les approches existantes de négociation consistent à choisir un sous-ensemble de clauses et de valeurs parmi des choix prédéfinis par le fournisseur. Cependant, le client peut ne pas comprendre ces choix dans le cas où il n'est pas expert du domaine. En conséquence, il n'a pas la possibilité d'exprimer ses exigences avec ses connaissances et son langage. Pour cela, nous avons proposé une approche de négociation basée sur un alignement d'objectifs sémantiques de qualité de service pour l'élaboration de ces contrats. Cette approche d'alignement se base sur des inférences sémantiques dans toutes ses étapes permettant de détecter des correspondances non détectables par les techniques classiques de négociation et d'alignement offrant ainsi une précision supérieure par rapport aux approches existantes. Cette phase d'alignement se termine par une génération complète d'un contrat de qualité de service en cas de compatibilité. Concernant la troi sième phase traitant la surveillance des contrats de qualité de service, nous avons remarqué l'absence d'une approche automatique et générique pour faciliter la tâche d'observation, d'analyse et de détection des violations de contrats de QdS. Pour remédier à ces insuffisances, nous nous sommes basés sur les mêmes capacités sémantiques que la phase de négociation. En effet, l'approche de surveillance de QdS que nous avons définie se base sur un raisonnement par inférence qui nous permet de détecter des violations et même des dégradations non détectables sans sémantique.

Avec l'avènement des réseaux électroniques et en particulier d'Internet, de plus en plus de nouveaux services sont apparus. Il est désormais possible de faire ses achats en ligne, de consulter ses comptes en banque, de partager des informations sur les réseaux sociaux ou encore d'héberger ses documents et programmes sur des services sécurisés, les fameux "clouds"... Tous ces services ont conduit à se poser la question d'avec qui ou quoi nous communiquons. Pour répondre à cette interrogation, un nouveau terme, identité numérique a été proposé. Cette identité numérique constitue un enjeu majeur pour un certain nombre d'acteurs et en particulier pour un opérateur de télécommunications. Dans cette thèse, nous proposons d'aborder l'identité numérique en nous intéressant aux deux problématiques que sont la sécurité et la protection de la vie privée. Pour cela, trois contributions sont détaillées à commencer par une méthode d'analyse des systèmes de gestion d'identités (SGI) basée sur une cartographie des acteurs et des fonctions de la gestion d'identités. Nous montrons comment cette dernière peut permettre d'évaluer un système de gestion d'identité vis à vis des deux problématiques. A partir des évaluations réalisées, nous proposons ensuite une deuxième contribution sous la forme d'un système de gestion d'identités novateur centré sur l'utilisateur. Celui-ci met à profit des technologies comme Android, les services Web et les cartes à puces. Enfin, nous proposons un pare-feu sémantique qui protège la vie privée des utilisateurs de smartphone Android en se basant sur des ontologies.

Les thèmes de recherche développés dans cette habilitation portent sur les méthodologies guidées par les modèles sémantiques et les paradigmes architecturaux nécessaires pour la conception et le développement d'une couche transport de nouvelle génération. Une première partie présente un état de l'art des protocoles de transport et introduit une méthodologie guidée par les modèles et une implémentation sous la forme d'un modèle sémantique pour la conception des protocoles de transport avancés. Une deuxième partie présente nos travaux relatifs à la conception (UML) et l'implémentation (JAVA) d'un protocole de transport orienté composants. Il en propose, en perspective, une extension suivant les paradigmes des architectures orientées services et basées composants. Une troisième partie présente nos contributions aux stratégies d'adaptabilité guidées par les modèles pour gérer l'adaptation comportementale et structurelle des protocoles de transport. En perspective, la conception et le développement d'une couche transport orientée composants et orientée services pour aboutir à des propriétés d'adaptabilité puis d'autonomie suivant le cadre de l'autonomic computing, et basés sur les ontologies, sont présentés.

Les systèmes d'information des organisations contiennent des données de diverses natures, dispersées dans une grande variété de sources. La gestion unifiée permet d'offrir un accès uniforme et transparent à cet ensemble hétérogène de sources. Nous nous intéressons à l'intégration de données structurées (bases de données relationnelles) et de données non structurées (sources textuelles, pouvant être multilingues) et particulièrement à la prise en compte de sources textuelles dans une infrastructure de gestion unifiée. L'approche que nous proposons repose sur l'utilisation des technologies du Web sémantique et de différents types d'ontologies. Les ontologies servent d'une part à définir le schéma global d'intégration (ontologie globale) et les différentes sources à intégrer. Les ontologies qui représentent les sources à intégrer sont appelées schémas virtuels de sources ou ontologies locales (obtenues par un processus de rétroingénierie). D'autre part, les ontologies permettent d'effectuer une reprrésentation hybride de chaque source textuelle qui combine des informations de catalogage, les vecteurs de termes, les vecteurs de concepts et, de façon optionnelle, les entités nommées ; tous ces éléments étant identifiés dans chaque document de la source. Nous avons par ailleurs élaboré une approche de gestion conjointe de plusieurs ontologies à travers un serveur d'ontologies qui sert notamment de support à l'interrogation. Un premier domaine d'application de notre travail a été la gestion de données dans le domaine du cerveau. Nous avons construit ou enrichi des ontologies pour l'organisation des connaissances dans ce domaine, utilisées notamment pour la caractérisation sémantique de sources.

Instructional Design (ID) ontology can be used to formally represent knowledge about the teaching and learning process, which contributes to automatic construction of personalised eLearning experiences. While ID ontologies have been continuously improved and developed over recent years, there are concerns regarding what makes a quality ID ontology. This study proposes a framework for evaluating the quality of an ID ontology by synthesising the crucial elements considered in the ID ontologies developed to date. The framework would allow a more precise evaluation of different ID ontologies, by demonstrating the quality of each ontology with respect to the set of crucial elements that arise from the ontology. This study also gives an overview of the literature on ID ontology, as well as the implications for future research in this area.

Thesis (M.S.)--Mississippi State University. Department of Computer Science and Engineering. / Title from title screen. Includes bibliographical references.

Τα τελευταία χρόνια γίνονται πολλές έρευνες οι οποίες δείχνουν πως οι Οντολογίες και οι τεχνολογίες βασισμένες σε οντολογίες, βρίσκουν ευρεία εφαρμογή στην εκπαίδευση και αποτελούν έναν από τους πιο σημαντικούς τομείς έρευνας της εκπαιδευτικής τεχνολογίας. Μια οντολογία αποτελεί την τυπική προδιαγραφή κάποιας περιοχής γνώσης (Gruber, 1993). Παρέχει τις βασικές έννοιες του πεδίου γνώσης που περιγράφεται και τις μεταξύ τους σχέσεις, καθώς και την ορολογία με την οποία αναφερόμαστε στις έννοιες και τις σχέσεις αυτές. Δηλαδή, μια οντολογία παρέχει τόσο λεξιλόγια και όσο και σχήματα οργάνωσης της γνώσης, τα οποία μπορούν να αξιοποιηθούν ως κοινά πλαίσια επικοινωνίας μεταξύ ανθρώπων, συστημάτων και οργανισμών, διευκολύνοντας το διαμοιρασμό, την διαλειτουργικότητα και την επαναχρησιμοποίηση πόρων (Uschold & Gruninger, 1996). Οι Οντολογίες συνδέονται στενά με το λεγόμενο Σημασιολογικό Ιστό, που αναφέρεται στη σημασιολογική διασύνδεση των πληροφοριών που υπάρχουν στον Παγκόσμιο Ιστό με τρόπο κατανοητό από μηχανές (Berners Lee et al., 2001). Μια τέτοια διασύνδεση θα έδινε πολύ μεγάλες προοπτικές όσον αφορά στο διαμοιρασμό, ανάκληση και επαναχρησιμοποίηση της πληροφορίας τόσο στην εκπαίδευση όσο σε όλο το φάσμα των δραστηριοτήτων μας. Η εργασία μας συνίσταται στη δημιουργία μιας εκπαιδευτικής εφαρμογής για τη διαχείριση μαθησιακού υλικού και μαθησιακών στόχων σχετικών με το αντικείμενο της Αντικειμενοστρεφούς Ανάλυσης και συγκεκριμένα με το γνωστικό πεδίο των Διαγραμμάτων Περιπτώσεων Χρήσης, η οποία βασίζεται σε οντολογίες. Χρησιμοποιούμε οντολογίες για να περιγράψουμε με τυπικό τρόπο τρεις βασικές συνιστώσες της μαθησιακής διαδικασίας: το γνωστικό πεδίο, τα μαθησιακά αντικείμενα και τους μαθησιακούς στόχους, με σκοπό να γίνει δυνατή η αυτόματη επεξεργασία των παραπάνω συνιστωσών από εφαρμογές ηλεκτρονικής μάθησης και να προωθείται η επικοινωνία, η διαλειτουργικότητα και ο διαμοιρασμός πόρων. Ακόμα, ζητούμενο της εφαρμογής μας αποτελεί η ενσωμάτωση σε αυτήν δυνατοτήτων παροχής προσωποποιημένων υπηρεσιών. Αφού κάνουμε μια σύντομη επισκόπηση της βιβλιογραφίας σχετικά με τη χρήση οντολογιών στην Εκπαίδευση αναφερόμαστε στις Οντολογίες που δημιουργήσαμε και στον τρόπο που είναι δυνατόν να χρησιμοποιηθούν για να επιτευχθούν οι προαναφερθέντες στόχοι. Σημειώνουμε ότι στην παρούσα εργασία δεν περιλαμβάνεται η εκπαιδευτική αξιολόγηση του συστήματος (μετά από πιλοτική χρήση), αλλά μόνο η επαλήθευση της λειτουργίας του. / An ontology is a formal specification of a conceptualization (Gruber, 1993). It provides terminology and conceptual schemas concerning a domain, and can be used as a communication framework between humans, software systems and organizations, promoting interoperability and reusability of resources. Our work concerns the creation of an ontology-based educational application that aims at the management of educational resources and instructional goals related to the field of Object-Orient Analysis and specifically the field of Use Case Diagrams. As part of our work, we have used ontologies to formally describe three basic components of the educational process: the learning material, the knowledge domain and the learning goals. We created three ontologies: the use case diagram ontology (domain ontology), the competency ontology (to model the learning goals) and the learning object ontology (to describe the learning material), which we ultimately combined in one application. The inclusion of components like learning objects and competencies in our application, as well as the use of ontologies to formally describe them, are features that can promote interoperability and resource reuse and can be used to provide personalised services. In this paper, we first describe ontologies and their current uses in the education field according to recent research and then we proceed with the analytic description of our ontologies and our application.

Η ευθυγράμμιση οντολογιών είναι η διαδικασία καθορισμού των αντιστοιχίσεων μεταξύ εννοιών. Ένα σύνολο αντιστοιχίσεων καλείται ευθυγράμμιση. Στα πρόσφατα έτη έχουν προταθεί διάφορα εργαλεία ως έγκυρη λύση στο πρόβλημα της σημασιολογικής ετερογένειας. Αυτά τα εργαλεία ταυτοποιούν κόμβους σε δύο σχήματα, τα οποία συσχετίζονται συντακτικά ή σημασιολογικά. Τα εργαλεία ευθυγράμμισης οντολογιών έχουν γενικά αναπτυχθεί για να λειτουργούν σε σχήματα βάσεων δεδομένων, XML σχήματα, ταξινομίες, τυπικές γλώσσες, μοντέλα σχέσεων οντοτήτων, λεξικά, θησαυρούς, οντολογίες και άλλα πλαίσια ετικετών. Τα παραπάνω συνήθως μετατρέπονται σε μια αναπαράσταση γράφων πριν την αντιστοίχιση. Εν όψει του Σημασιολογικού Ιστού, οι γράφοι μπορούν να αντιπροσωπευθούν από μορφές RDF (Resource Description Framework). Σε αυτό το πλαίσιο, η ευθυγράμμιση οντολογιών αναφέρεται μερικές φορές ως “ταίριασμα οντολογιών”. Το ταίριασμα οντολογιών είναι μια βασική προϋπόθεση για την ενεργοποίηση της διαλειτουργικότητας στο Σημασιολογικό Ιστό, καθώς επίσης και μια χρήσιμη τακτική για κάποιες κλασσικές εργασίες ολοκλήρωσης δεδομένων. Οι αντιστοιχίες μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε διάφορες εργασίες, όπως στη συγχώνευση οντολογιών και στη μετάφραση δεδομένων. Κατά συνέπεια, το ταίριασμα των οντολογιών επιτρέπει στη γνώση και τα στοιχεία που εκφράζονται στις αντιστοιχημένες οντολογίες να επικοινωνήσουν. Τα παραπάνω δίνουν μεγάλη αξία στη σωστή λειτουργία και αποδοτικότητα των εργαλείων ευθυγράμμισης οντολογιών. Για το λόγο αυτό είναι σωστό να γίνονται συχνές αξιολογήσεις των εργαλείων και των αποτελεσμάτων τους, κάτω από διαφορετικές συνθήκες και περιπτώσεις χρήσης. Η αξιολόγηση των ευθυγραμμίσεων οντολογιών γίνεται στην πράξη με δύο τρόπους: (i) αξιολογώντας μεμονωμένες αντιστοιχίες και (ii) συγκρίνοντας την ευθυγράμμιση με μια ευθυγράμμιση αναφοράς. Η παρούσα εργασία έχει ως σκοπό να δώσει μια ικανοποιητική εικόνα για τις επιδόσεις και την αποδοτικότητα πέντε εργαλείων ευθυγράμμισης οντολογιών. Στα πλαίσια της εργασίας περιγράφονται, συγκρίνονται και αξιολογούνται τα χαρακτηριστικά των εργαλείων, οι μέθοδοι και τα αποτελέσματα ευθυγραμμίσεων, ενώ γίνονται συγκριτικές παρατηρήσεις με τα αποτελέσματα των αντίστοιχων εργαλείων στο OAEI (Ontology Alignment Evaluation Initiative). Γίνεται χρήση και των δύο τρόπων αξιολόγησης ευθυγραμμίσεων, δηλαδή καταμετρούνται και παρατηρούνται οι αντιστοιχίες που παρήχθησαν από κάθε μέθοδο, για κάθε εργαλείο και συγκρίνονται με μια ευθυγράμμιση αναφοράς, η οποία παρήχθηκε χειρωνακτικά. Η σύγκριση των συστημάτων και των αλγορίθμων στην ίδια βάση αποτελεί το μέσο που επιτρέπει στον καθένα να σχηματίσει συμπεράσματα για τις καλύτερες στρατηγικές ταιριάσματος. / Ontology alignment is the process of determining correspondences between concepts. A set of mappings is called alignment. In recent years several tools have been proposed as a valid solution to the problem of semantic heterogeneity. These tools identify nodes in two schemas, which are related syntactically or semantically. Ontology alignment tools have been generally developed to operate in database schemas, XML schemas, taxonomies, formal languages, entities relations models, dictionaries, thesauri, ontologies and other contexts labels. These are usually converted into a graph representation before the matching process. In the Semantic Web, graphs can be represented by RDF formats (Resource Description Framework). In this context, ontology alignment is sometimes been referred as "ontology matching". Ontology matching is a prerequisite for the activation of interoperability on the Semantic Web, as well as a useful tactic for some classical data integration tasks. The matches can be used in various tasks such as ontology merging and data translation. Thus, ontology matching enables the knowledge and data expressed in the matched ontologies to communicate. These give great value to the proper functioning and efficiency of ontology alignment tools. For this reason it is right to be frequent reviews of tools and their effects, under different circumstances and use cases. The evaluation of ontology alignment is practically achieved in two ways: (i) evaluating individual matchings and (ii) comparing the alignment with a reference alignment. This paper has the purpose to give a satisfactory picture of the performance and efficiency of five ontology alignment tools. As part of the work are being described, compared and evaluated the characteristics of the tools, the methods and the alignment results, while comparative observations are made with the results of the same tools in OAEI (Ontology Alignment Evaluation Initiative). Both ways of evaluating alignments are being used, while being counted and aware of the matches produced by every method from each tool and compared with a reference alignment, which was manually produced. The comparison of tools and algorithms on the same basis constitutes the way that allows everyone to produce own conclusions about the best matching techniques.