Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 2007. / Titre de l'écran-titre (visionné le 9 mai 2008). Bibliogr.

L'amélioration constante de la qualité des logiciels et des processus de développement logiciel est depuis plusieurs décennies, au coeur des préoccupations et de nombreux travaux de recherche dans le domaine de l'ingénierie des systèmes d'information. Parmi les multiples solutions proposées, la réutilisation apparaît pour bien des chercheurs comme l'une des pistes les plus prometteuses pour la réduction du coût de production et l'amélioration de la qualité de systèmes [MILl 1999]. Plusieurs formes de réutilisation ont été introduites: la réutilisation des spécifications, la réutilisation des composants, la réutilisation des codes, la réutilisation des expériences, etc. [R.P. Diaz, 87], [Kruger 92], [NKambou et al. 2003, 2004]. Le but du projet CIAO-SI est de construire et de maintenir une mémoire d'expérience pour l'organisation pouvant supporter tout le cycle de développement. À ce jour, les travaux du projet CIAO-SI [NKambou et al. 2003, 2004] initié par le Groupe Infotel Inc et le laboratoire GDAC se sont limités aux phases d'analyse et de conceptions. Nous nous proposons dans notre travail de recherche d'étendre la réflexion à la phase d'implantation ('codage'). Ce volet vise à doter le système CIAO-SI d'un module permettant de rechercher et d'indexer les unités de programmes éprouvées, validées et stockées dans le but de leur réutilisation pour des nouveaux projets de développement logiciel. La plupart des outils recensés utilisent des approches d'indexation qui se limitent à l'aspect descriptif du problème (caractéristique du problème, le contexte d'élaboration pour filtrer les résultats, utilisation des concepts pour définir les ontologies) et non à l'intégration de la solution proposée; ce qui n'est pas approprié dans la réutilisation des codes. Nous avons proposé et implémenté une approche de réutilisation des unités de programmes basée sur le CBR et la classification à facettes. L'implantation de cette approche dans le contexte de CIAO-SI, une plateforme de réutilisation dans les phases en aval de la réalisation, nous a permis d'obtenir des résultats encourageants. Finalement nous avons effectué une évaluation expérimentale par la méthode de Salton et cela nous a permis d'évaluer la pertinence de nos résultats. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Réutilisation des codes, Développement logiciel, Indexation des codes, Ontologie, CIAO-SI, Raisonnement à base de cas.

Les courriers électroniques sont devenus au cours des dernières années un moyen de communication privilégié. Leur nombre atteint des niveaux si élevés que leur manipulation par les entreprises devient difficile manuellement et requiert des méthodes automatiques. Les systèmes de suivi automatique permettent un traitement des messages et une augmentation de la facilité pour les utilisateurs qui désirent créer un courriel en réponse à une requête, à partir de messages archivés dans la bibliothèque de l’entreprise. Un des problèmes majeurs dans ce type d’application est la sélection de courriers électroniques archivés pertinents à la requête nouvellement soumise : il est nécessaire que le texte retourné par le système qui servira de base à la rédaction d’une réponse, soit en corrélation avec le sujet de la question posée. La recherche de la similarité entre les textes est donc une des principales tâches de ce système. L’objectif de nos travaux se situe toutefois à un niveau supérieur à la simple recherche de similarité entre courriers électroniques; nous avons comme objectif d’évaluer la similarité entre des textes comportant peu de mots. Pour cela, notre étude comporte deux parties distinctes: la recherche de similarités entre des mots afin d’élargir le vocabulaire d’un texte, e le calcul de la similarité entre les documents. Notre question de recherche consiste à identifier les techniques les plus pertinentes pour évaluer la similarité textuelle, et déterminer s’il est possible d’améliorer ces techniques par des combinaisons de méthodes de calcul de la similarité sémantique et de détection des cooccurrences de mots. Lors de nos expérimentations, nous avons cherché à améliorer la similarité sémantique entre les mots. Nous avons aussi proposé plusieurs méthodes pour élargir le vocabulaire des documents basées sur les résultats de la première partie de nos travaux. Nous avons enfin mesuré la similarité sémantique entre les documents modifiés, afin de les utiliser comme base à la rédaction d’une réponse à la nouvelle requête. Notre bilan nous indique que, grâce à nos calculs, il est possible d’améliorer les résultats de calcul de la similarité entre les mots (cosinus) en filtrant les cooccurrences. Cependant, une méthode de filtrage ne garantit pas nécessairement des améliorations, et peut même dégrader la capacité de détection de similarité textuelle. Une comparaison avec la technique du tf*idf nous a permis de constater que les résultats améliorés du cosinus, que nous avons obtenus, égalent pratiquement cette technique, sans pour autant la dépasser. / E-mails have recently become a popular mean of communication for exchanges between companies and their customers. However the increasing volume of messages makes manual processing difficult to achieve and automatic methods are foreseen as a more efficient solution. Automatic management systems help users in the processing of the messages and in the creation of a response from the messages kept in the company databases. One important question in this type of application is how to select existing e-mails to respond to a new request. The creation of new response messages requires texts pertaining to the new request topics. Finding similarity between documents is also an important task. Our goal for this research effort was to study how to detect similarity between small documents. To accomplish it, we followed a two-pronged approach: - finding similarity between words in order to augment a document’s vocabulary; - estimating similarity between documents, using all the similar words resulting from the previous step. We dedicated our work to determine the most interesting techniques to detect textual similarity between documents, and to improve those techniques using cooccurrences detection and lexical semantic similarity. During our experimentations, we tried different combinations, using cooccurrences detection and lexical similarity. We proposed techniques to augment the vocabulary of each message, based on different kind of reasoning to improve the estimation of similarity between documents. Our results indicate that the proposed augmentation techniques improve significantly the estimation of document similarity. The best results were obtained when using a combination of cooccurrences filter and cosine metric. However our experiments clearly indicate these results do not overcome the performance of similarity techniques based on tf*idf weights.

Réutiliser les tests unitaires automatiquement est une solution pour faciliter le travail de certains développeurs. Dans notre recherche, nous proposons une ébauche de solution en utilisant le raisonnement à base de cas (Case Based reasoning - CBR) issu du domaine de l’intelligence artificielle. Cette technique tente de trouver le cas le plus similaire dans une base de cas pour ensuite, après modifications, le réutiliser pour résoudre un nouveau problème. Nos travaux de recherche se concentrent sur l’analyse de la similarité du code dans l’optique de réutiliser des tests unitaires. Nous porterons donc une attention particulière à l’élaboration d’une technique de comparaison des classes adaptées au contexte des tests. Plus précisément, dans ce mémoire, nous aborderons les questions suivantes: 1. Trouver la classe la plus similaire dans le but de réutiliser ses tests unitaires (travaux principaux); 2. Trouver les méthodes similaires entre les deux classes similaires; 3. Chercher les tests réutilisables en fonction de la similarité des méthodes de ces deux classes. Pour ce faire, nous mènerons des expérimentations afin de trouver les meilleures attributs (caractéristiques) permettant de comparer deux classes. Ces attributs doivent être choisis en considérant le contexte particulier des tests qui ne sont pas les mêmes que pour, par exemple, détecter du code dupliqué. Cette recherche nous permet de proposer un premier algorithme d’analyse de la similarité des classes qui fonctionne assez bien dans le contexte de notre expérimentation. Nous avons également étendu le processus à la sélection et la réutilisation de tests à l’aide d’une technique simple permettant de vérifier que l’algorithme d’analyse de similarité des classes peut potentiellement fonctionner et s’intégrer à un processus complet. Nos travaux montrent qu’il est possible de réutiliser des tests unitaires, bien que l’algorithme reste à être améliorer. Nous proposons d’ailleurs plusieurs pistes à ce sujet. / Automatically reusing unit tests is a possible solution to help developers with their daily work. Our research proposes preliminary solutions using case base reasoning (CBR), an approach coming from artificial intelligence. This technique try to find the most similar case in a case base to reuse it after some modifications against some new problems to solve. Our works focus on the similarity analysis of a program code with the goal of reusing unit tests. Our main focus will be on the elaboration of a technique to compare classes in the test context. To be more precise, in the thesis, we will discuss: 1. How to find the most similar class for which it will be possible to reuse its tests (main focus); 2. How to find similar methods between the new class and the most similar one; 3. Find which test could be reused considering the similarity of the methods. To achieve this, we will run some experiments to find the bests attributes (characteristics) to compare two classes. Those attributes must be chosen considering the specific context of testing. For example, those characteristics are not the same as for finding duplicated code. This research propose an algorithm to analyze the similarity of classes. Our experiment shows that this algorithm works quite well in the context of the experiment. We also extended the experiment to see if it could possibly work within the whole process of selection and reuse of unit tests. We did this by using some simple techniques that could certainly be refined. In fact, our works demonstrate that it is possible to reuse unit tests despite the fact that our algorithm could be perfected and we suggest some improvements about it.

Dans ces travaux, nous tentons d’améliorer l’aspect comportemental dans les jeux vidéo en utilisant le raisonnement par cas (Case Based Reasoning - CBR), qui simule le comportement humain. Cette technique, provenant du domaine de l’intelligence artificielle, résout de nouveaux problèmes en retrouvant des expériences analogues dans sa base de cas et en les adaptant au nouveau problème considéré. Nous utilisons le CBR pour l’automatisation de décisions prises par des composantes d’un jeu. La construction d’un module CBR nécessite l’accumulation de plusieurs épisodes de jeu pour former la base de cas du module. Cependant, lorsqu’un grand nombre d’épisodes sont emmagasinés dans la base de cas, la réponse en temps du système s’alourdit. Nous sommes alors confrontés au défi d’améliorer le temps de réponse du module CBR tout en gardant un niveau de performance acceptable du système. Dans ce mémoire, nous utilisons le jeu de Tetris pour mener notre étude. Ce jeu présente un intérêt particulier car les décisions à prendre sont contraintes dans le temps. Nous proposons dans ce mémoire de répondre aux questions suivantes : Comment formuler un système CBR pour jouer au jeu Tetris. Quelle est la performance attendue par un système CBR appliqué à ce jeu. Quel est le niveau du jeu qui peut être atteint par l’estimation de la valeur des cas obtenus par apprentissage par renforcement. Comme Tetris est un jeu contraint par le temps, quel est le niveau de dégradation de performances qui peut être perçue par la réduction de la taille de la base de cas. / In this work, we try to improve the behavioral aspects of video games using Case Based Reasoning (CBR), which can reproduce human behavior as reasoning by similarity, as well as remembering and forgetting previous experiences. This technique, coming from the Artificial Intelligence field, solves new problems by retrieving similar past experiences in the case base and adapting solution to solve new problems. We use CBR for the automation of decisions made by the game engine. The construction of a CBR system needs to accumulate many episodes from the gaming environment to create the case base of the CBR engine. However, as the number of episodes being saved in the case base increases, the response time of the CBR system slows down. We are then facing a dilemma: reducing the size of the case base to improve the response of the CBR system while keeping an acceptable level of performance. In this master thesis, we use the game of Tetris to conduct our case studies. This game presents some particular interests, as decisions to be made are limited by time constraints. We propose in this thesis to answer the following questions: How to construct a CBR system to play the game of Tetris. What is the expected performance of the system applied to this game? Wich game level can be reached by estimating case value through reinforcement learning? As time response constraints are inherent to Tetris, which degradation of performance can be expected by removing cases from the case base?

Depuis des décennies, les pays du monde entier s'affairent à préserver leurs précieuses ressources en eau potable. Ils cherchent à anticiper les risques et à réduire les impacts anthropiques qui pourraient altérer les sources d'approvisionnement. Au Canada, la protection des sources d'eau potable (PSEP) est mise en œuvre au sein de l'approche à barrières multiples, dont elle est l'une des barrières fondamentales. Cette approche permet une gestion multidimensionnelle de l'eau à l'aide d'outils et des pratiques visant à assurer la qualité de l'eau de la source au robinet. Bien que différents cadres existent pour prendre en compte l'eau dans l'aménagement du territoire, la mise en œuvre de la protection des sources peine à se concrétiser. Pourtant, les acteurs de l'eau et de l'aménagement du territoire ont une grande expérience dans la mise en œuvre d'actions. Alors, comment partager ces expériences afin de les soutenir dans l'identification et la mise en œuvre de futures actions de protection des sources ? Le but de cette thèse est de développer un prototype de système d'aide à la décision à base de connaissances (KB-DSS). Celui-ci a pour objectif de faciliter l'identification d'actions ciblées de PSEP selon les problèmes rencontrés. Pour ce faire, ce prototype a été développé sur la base des connaissances issues des expériences vécues depuis deux décennies au Québec, mettant à contribution des expériences réelles de mise en œuvre d'actions liées à la protection de l'eau. Il est conçu pour être utilisable par tout acteur ayant un intérêt à agir pour protéger les sources d'eau potable à l'échelle locale et régionale, via un transfert de connaissances dans le processus d'élaboration et de mise en œuvre d'actions. En étant un support dans la définition des actions futures, le prototype développé entend encourager les parties prenantes à apprendre les unes des autres. L'originalité de la thèse repose sur l'adoption combinée de l'approche en science du design/de la conception (DSR), qui a servi de lignes directrices pour adopter une démarche collaborative et transparente. Celle-ci a permis une application réussie du raisonnement à base de cas (CBR) au complexe problème de la PSEP dans un cadre de gestion de l'eau et du territoire. De cette démarche sont nés différents outils méthodologiques, procédures et connaissances permettant de mieux comprendre les problèmes liés à la PSEP, mais également d'illustrer la conception intégrale d'un prototype d'aide à la décision à base de connaissances utilisant le CBR. Tout d'abord, le cadre conceptuel (chapitre 1) explore et tente de comprendre les liens qui existent entre la nature des problèmes à résoudre pour protéger l'eau, l'environnement décisionnel et la prise de décision. Pour ce faire, le cadre adopte une approche systémique et holistique superposant différentes théories et concepts tels que la gouvernance de l'eau, la gestion de l'eau, la prise de décision, la rationalité et la connaissance. Cette compréhension des défis sous-jacents à la mise en œuvre de la PSEP permettait de mieux comprendre la complexité du problème à résoudre et posait les bases à l'élaboration du prototype de système CBR proposé. Dans l'optique de mieux comprendre comment les défis soulevés dans le cadre conceptuel se concrétisent en pratique, le second chapitre présente une enquête en ligne documentant la mise en œuvre de la PSEP au Québec. Celle-ci visait à brosser un portrait-diagnostic permettant de mieux comprendre le processus décisionnel, d'identifier qui sont les intervenants et quelles sont les connaissances produites et mobilisées pour la prise de décision sur la PSEP. Les analyses qualitatives et quantitatives des réponses des 208 intervenants retenus ont permis de constater que la mise en œuvre de la PSEP impliquait une grande diversité d'intervenants, de tâches et de connaissances créées et se caractérisait par un fort dynamisme inter-organisationnel. Cependant, on constatait que son processus décisionnel perdait en inclusivité au fil des étapes de mise en œuvre, que les connaissances étaient parfois redondantes et qu'il existait de nombreux enjeux de transfert de connaissances (accès, quantité ou qualité des connaissances) entre les intervenants. Lors de l'enquête en ligne présentée au second chapitre, il a été demandé à certains acteurs (organismes de bassins versants, villes, municipalités régionales de comté) d'illustrer les problèmes liés à la PSEP rencontrés sur le terrain. En parallèle, 102 intervenants se sont auto-recrutés pour participer au processus de design du système d'aide à la décision. Le troisième chapitre présente la démarche d'acquisition et de structuration des connaissances du dit KB-DSS par une approche CBR. Le chapitre décrit une seconde enquête en ligne ayant permis de définir ce qu'est un cas pour la PSEP, soit une expérience vécue qui consiste en une multitude de problèmes et de solutions mises en œuvre. Puis, il décrit la modélisation d'une taxonomie des connaissances ayant permis d'aboutir à des descriptions structurées des cas. La conception des cas repose sur le savoir-faire et les besoins en connaissances exprimés par les acteurs de l'eau. La base de cas constitue l'épine dorsale du prototype de KB-DSS destiné à guider les décideurs dans l'élaboration de solutions fondées sur des expériences passées. Le quatrième chapitre présente le prototype de KB-DSS/CBR pour la protection des sources d'eau potable. Il retrace comment le CBR a été modélisé, structuré, implanté, testé et validé en collaboration avec les 102 acteurs de la gestion et de la gouvernance de l'eau au Québec. Il décrit l'intégralité du processus manuel d'ingénierie de cas pour concevoir des attributs qualitatifs sur la base de la taxonomie des connaissances. Il présente l'édition des cas, le processus et les métriques permettant de retrouver des cas, l'implantation et un exemple d'utilisation ainsi que la validation du prototype, réalisée par une procédure participative rigoureuse et transparente avec un petit groupe d'acteurs de l'eau du Québec. Ainsi, il fournit des preuves empiriques du potentiel positif d'une approche CBR pour la PSEP sur le territoire, et retrace une démarche qui peut être généralisée à d'autres contextes géographiques et socio-économiques similaires. / Countries worldwide have been working for decades to preserve their precious drinking water resources. They seek to anticipate risks or reduce anthropogenic impacts that could alter the water quality and availability. In Canada, drinking water source protection (DSWP), or source water protection (SWP), is implemented as part of the multi-barrier approach and is one of the fundamental barriers. This approach allows for multidimensional water management using tools and practices to ensure water quality from source to tap. Although various frameworks exist to consider water in spatial planning, the implementation of DWSP is struggling to materialize. However, water and spatial planning actors have significant experience implementing actions. So, how can these experiences be shared to support them in identifying and implementing future DWSP actions? The goal of this thesis is to develop a prototype of a knowledge-based decision support system (KB-DSS). The objective of this prototype is to facilitate the identification of targeted actions for water protection according to the problems encountered. To do so, this prototype was developed based on knowledge gained from past experiences conducted over the last two decades in Quebec, using real experiences in implementing actions related to water protection. It is designed to be used by any actor with an interest in contributing for the protection of drinking water sources at the local and regional levels, through the transfer of knowledge in the process of developing and implementing actions. By being a support in the definition of future actions, the developed prototype intends to encourage the actors to learn from each other. The originality of the thesis lies in the combined adoption of the design science approach (DSR), which served as a guideline to adopt a collaborative and transparent approach. This allowed for a successful application of case-based reasoning (CBR) to the complex problem of DWSP in a water and territory management framework. From this approach, various methodological tools, procedures and knowledge were developed to better understand the DWSP problems, but also to illustrate the complete design of a prototype knowledge-based decision support system using CBR. First, the conceptual framework (chapter 1) explores and attempts to understand the links between the nature of the problems to be solved to protect water, the decision-making environment, and the decision-making process. These issues were explored by adopting a system analysis that allowed for layering concepts such as water governance, water management, decision-making, rationality, and knowledge. This holistic understanding of the underlying challenges of DWSP implementation provided a better understanding of the complexity of the problem at hand and laid the foundation for developing the proposed CBR system. To better understand how the challenges raised in the conceptual framework materialize in practice, the second chapter presents an online survey documenting the implementation of DWSP in Quebec. This survey aimed to provide a diagnostic portrait to understand the decision-making process better and identify the actors and the knowledge produced and mobilized for DWSP decision-making. Qualitative and quantitative analyses of the responses from the 208 selected actors revealed that the implementation of DWSP involved a wide variety of actors, tasks and knowledge created and was characterized by great inter-organizational dynamism. However, it was found that the decision-making process becomes less inclusive as actions are implemented. Also, the knowledge was sometimes redundant, and there were many problems with the knowledge transfer (access, quantity, or knowledge quality) between actors. During the online survey presented in the second chapter, selected actors (watershed organizations, municipalities, counties, etc.) were asked to illustrate DWSP-related problems encountered in the field. In parallel, 102 actors were self-recruited to participate in the design process of the KB-DSS. The third chapter presents the acquisition and structuring of DWSP problem-related knowledge. The chapter describes a second online survey that helped define a DWSP case, i.e., a lived experience consisting of a multitude of problems and solutions implemented at various scales by various actors. It then describes the modelling of a knowledge taxonomy that led to structured case descriptions. The design of the cases is based on the expertise and knowledge needs expressed by the water actors. The case base is the backbone of the KB-DSS prototype to guide decision-makers in developing solutions based on past experiences. The fourth chapter presents the prototype KB-DSS/CBR system for DWSP. It traces how CBR was modelled, structured, implemented, tested and validated in collaboration with 102 water management and governance actors in Quebec. It describes the entire manual case engineering process for the design of qualitative attributes from the knowledge taxonomy. It presents the case base, the case edition, and the case retrieval (process and metrics). This chapter also illustrates the implementation using a real-world experience use case, as well as the validation of the prototype, carried out through a transparent, participatory procedure with a small group of water actors in Quebec. Thus, it provides empirical evidence of the high potential of a CBR approach for DWSP in the spatial planning context and describes an approach that can be generalized to other similar geographical and socio-economic contexts.

Les adolescents écrivent aujourd'hui sur de multiples supports, qu'il s'agisse de papier ou de numérique. Leurs usages restent peu connus de manière précise. Une enquête ethnographique a permis d'observer et de rencontrer des lycéens pendant deux ans afin de préciser quels sont leurs usages. L'écriture est ici approchée sous l'angle de la géographie et des sciences de l'information et de la communication pour préciser sa place dans la vie adolescente. On cherche à comprendre quelle place a l'écriture dans les processus identitaires des adolescents dans l'ensemble des dispositifs techniques, sociaux et spatiaux dans lesquels ils s'inscrivent. L'appui méthodologique et épistémologique se fait à partir de la notion de situation et de la pensée par cas en particulier. Ainsi, se croisent à la fois des descriptions fines des situations d'écriture et des portraits d'adolescents pour identifier leurs usages dans l'ensemble de leurs activités. Les résultats de l'enquête permettent de poser aussi les fondements d'un renouvellement de l'étude de la littératie et des jalons pour une géographie de l'écriture.

Les médecins cherchent à résoudre les problèmes de santé posés par des individus. Une solution individualisée tient compte de la singularité du patient concerné. L'individualisation des pratiques est-elle possible et souhaitable? Le cas échéant, selon quelles modalités peut-elle ou doit-elle être réalisée'? La première partie de la thèse vise à montrer: que la question se pose depuis les premières théories de la décision médicale (Hippocrate) ; qu'elle s'est posée de façon aiguë au début du XIX" siècle, avec l'apparition des études statistiques; et que l'observation médicale et son évolution concrétisent la façon dont la documentation des cas et leur individualisation interagissent. La deuxième partie reprend la question dans le contexte contemporain, à travers la naissance de l'"evidence-based medicine", ses critiques et son évolution. La troisième partie montre que l'articulation du raisonnement par règles et du raisonnement par cas modélise de façon opérationnelle une démarche raisonnée d'individualisation des décisions médicales. Ce modèle simple permet de rendre compte du mouvement d'aller-retour entre deux conceptions de l'individualisation et d'en proposer une version équilibrée, mise à l'épreuve dans les domaines de l'évaluation des pratiques et de la littérature médicale. / Physicians try to solve health problems of individual patients. Customized solutions take into account the uniqueness of the patient. Is the individualization of medical decisions possible and desirable'? If so, how can I tor should it be performed? The first part of the thesis shows: that the question arises since the first conceptualizations of medical reasoning (Hippocrates); that is was much debated in the early nineteenth century, when statistical studies were first performed to guide medical decisions; and that the medical observation and its evolution materialize how case documentation and management interact. The second part addresses the issue in the current context, from the birth of evidence-based medicine, its cri tics and its evolution. The third part shows that linking rule-based and case-based reasoning adequately pictures the process of customizing medical decisions. This simple model can account for the movement between two kinds of customization and leads to a balanced approach, tested in the field of practice evaluation and medical literature.

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