Les réseaux de capteurs sans fil (aussi appelés LLNs en anglais) sont des réseaux contraints composés de nœuds ayant de faibles ressources (mémoire, CPU, batterie). Ils sont de nature très hétérogène et utilisés dans des contextes variés comme la domotique ou les villes intelligentes. Pour se connecter nativement à l’Internet, un LLN utilise une passerelle, qui a une vue précise du trafic transitant entre Internet et le LLN du fait de sa position. Le but de cette thèse est d’exposer comment des fonctionnalités peuvent être ajoutées à une passerelle d’un LLN dans le but d’optimiser l’utilisation des ressources limitées des nœuds contraints et d’améliorer la connaissance de leur état de fonctionnement. La première contribution est un estimateur non intrusif utilisant le trafic passant par la passerelle pour inférer l’utilisation de la radio des nœuds contraints. La seconde contribution adapte la durée de vie d’informations mises en cache (afin d’utiliser les ressources en cache au lieu de solliciter le réseau) en fonction du compromis entre le coût et l’efficacité. Enfin, la troisième contribution est Makesense, un framework permettant de documenter, d’exécuter et d’analyser une expérience pour réseaux de capteurs sans fil de façon reproductible à partir d’une description unique. / Low-Power and Lossy Network (LLN)s are constrained networks composed by nodes with little resources (memory, CPU, battery). Those networks are typically used to provide real-time measurement of their environment in various contexts such as home automation or smart cities. LLNs connect to other networks by using a gateway that can host various enhancing features due to its key location between constrained and unconstrained devices. This thesis shows three contributions aiming to improve the reliability and performance of a LLN by using its gateway. The first contribution introduce a non-intrusive estimator of a node radio usage by observing its network traffic passing through the gateway. The second contribution offers to determine the validity time of an information within a cache placed at the gateway to reduce the load on LLNs nodes by doing a trade-off between energy cost and efficiency. Finally, we present Makesense, an open source framework for reproducible experiments that can document, execute and analyze a complete LLN experiment on simulation or real nodes from a unique description.

As the threat of supply-chain attacks grows, the need for techniques to protect software integrity likewise increases. The concept of reproducible builds is one such protection. By ensuring that a package can be rebuilt in the exact same way every time, reproducible builds allow users to notice when a package has changed even though its source code stays the same. Thus, the knowledge of which packages are reproducible and therefore easier to trust is a crucial part of this protection mechanism. Current strategies for validating and distributing this information rely on the work of a small number of individual entities with limited coordination in-between them, leading to user confusion because of the lack of a central authority. This work describes a protocol for decentralized coordination and validation of package reproducibility based on hidden votes to limit collusion and a reward scheme to ensure collaboration. The protocol uses the Hyperledger Fabric blockchain as supporting infrastructure, gaining the benefits of high availability, integrity of results and decision traceability from its decentralized nature. To test the protocol, a formal specification was written in TLA+ and validated through model checking. The results showed that, at least for the tested networks, the protocol produces valid results and enforces collaboration between users. Next steps for the project would be to build a functional prototype of the system to test its performance characteristics as well as studying the system actor assumptions made in the protocol design. / Likt hotet från leveranskedjeattacker har ökat, ökar även behoven av skyddstekniker för att säkerställa riktigheten hos mjukvara. Ett sådant typ av skydd ges av reproducerbara byggen. Om ett mjukvarupaket kan byggas exakt likadant varje gång så möjliggör det för användare att upptäcka om paketet har förändrats trots att dess källkod inte har gjort det. Att kunna veta vilka paket som är reproducerbara och därmed lättar att lita på är således en central del i denna skyddsmekanism. Nuvarande strategier för validering och distribution av sådan information bygger på arbete från ett fåtal individer och organisationer med begränsad koordinering däremellan. Detta leder till förvirring för användare på grund av bristen av en central tillitspunkt eller auktoritet. Detta arbete beskriver ett protokoll för decentralizerad koordinering och validering av paketreproducerbarhet baserat på hemliga röster för att begränsa otillåtet samarbete och ett belöningssystem för att motivera önskat samarbete. Protokollet använder blockkedjan Hyperledger Fabric som grund, med fördelarna av att få hög tillgänglighet, resultatsriktighet och spårbara beslut. En formel specifikation skrevs i TLA+ för att testa protokollet och validerades med modeltestning. Testresultatet för de testade nätverkskonfigurationerna visade att protokollet genererar valida resultat och garanterar samarbete mellan användare. De nästa stegen i projektet skulle vara att bygga en funktionell prototyp av systemet för att testa dess prestanda såväl som att studera de antaganden protokollet är designat runt.

Le réglage des heuristiques d'optimisation de compilateur pour de multiples cibles ou implémentations d’une même architecture est devenu complexe. De plus, ce problème est généralement traité de façon ad-hoc et consomme beaucoup de temps sans être nécessairement reproductible. Enfin, des erreurs de choix de paramétrage d’heuristiques sont fréquentes en raison du grand nombre de possibilités d’optimisation et des interactions complexes entre tous les composants matériels et logiciels. La prise en compte de multiples exigences, comme la performance, la consommation d'énergie, la taille de code, la fiabilité et le coût, peut aussi nécessiter la gestion de plusieurs solutions candidates. La compilation itérative avec profil d’exécution (profiling feedback), le réglage automatique (auto tuning) et l'apprentissage automatique ont montré un grand potentiel pour résoudre ces problèmes. Par exemple, nous les avons utilisés avec succès pour concevoir le premier compilateur qui utilise l'apprentissage pour l'optimisation automatique de code. Il s'agit du compilateur Milepost GCC, qui apprend automatiquement les meilleures optimisations pour plusieurs programmes, données et architectures en se basant sur les caractéristiques statiques et dynamiques du programme. Malheureusement, son utilisation en pratique, a été très limitée par le temps d'apprentissage très long et le manque de benchmarks et de données représentatives. De plus, les modèles d'apprentissage «boîte noire» ne pouvaient pas représenter de façon pertinente les corrélations entre les caractéristiques des programme ou architectures et les meilleures optimisations. Dans cette thèse, nous présentons une nouvelle méthodologie et un nouvel écosystème d’outils(framework) sous la nomination Collective Mind (cM). L’objectif est de permettre à la communauté de partager les différents benchmarks, données d’entrée, compilateurs, outils et autres objets tout en formalisant et facilitant la contribution participative aux boucles d’apprentissage. Une contrainte est la reproductibilité des expérimentations pour l’ensemble des utilisateurs et plateformes. Notre cadre de travail open-source et notre dépôt (repository) public permettent de rendre le réglage automatique et l'apprentissage d’optimisations praticable. De plus, cM permet à la communauté de valider les résultats, les comportements inattendus et les modèles conduisant à de mauvaises prédictions. cM permet aussi de fournir des informations utiles pour l'amélioration et la personnalisation des modules de réglage automatique et d'apprentissage ainsi que pour l'amélioration des modèles de prévision et l'identification des éléments manquants. Notre analyse et évaluation du cadre de travail proposé montre qu'il peut effectivement exposer, isoler et identifier de façon collaborative les principales caractéristiques qui contribuent à la précision de la prédiction du modèle. En même temps, la formalisation du réglage automatique et de l'apprentissage nous permettent d'appliquer en permanence des techniques standards de réduction de complexité. Ceci permet de se contenter d'un ensemble minimal d'optimisations pertinentes ainsi que de benchmarks et de données d’entrée réellement représentatifs. Nous avons publié la plupart des résultats expérimentaux, des benchmarks et des données d’entrée à l'adresse http://c-mind.org tout en validant nos techniques dans le projet EU FP6 Milepost et durant un stage de thèse HiPEAC avec STMicroelectronics. / Tuning general compiler optimization heuristics or optimizing software for rapidly evolving hardware has become intolerably complex, ad-hoc, time consuming and error prone due to enormous number of available design and optimization choices, complex interactions between all software and hardware components, and multiple strict requirements placed on performance, power consumption, size, reliability and cost. Iterative feedback-directed compilation, auto-tuning and machine learning have been showing a high potential to solve above problems. For example, we successfully used them to enable the world's first machine learning based self-tuning compiler, Milepost GCC, which automatically learns the best optimizations across multiple programs, data sets and architectures based on static and dynamic program features. Unfortunately, its practical use was very limited by very long training times and lack of representative benchmarks and data sets. Furthermore, "black box" machine learning models alone could not get full insight into correlations between features and best optimizations. In this thesis, we present the first to our knowledge methodology and framework, called Collective Mind (cM), to let the community share various benchmarks, data sets, compilers, tools and other artifacts while formalizing and crowdsourcing optimization and learning in reproducible way across many users (platforms). Our open-source framework and public optimization repository helps make auto-tuning and machine learning practical. Furthermore, cM let the community validate optimization results, share unexpected run-time behavior or model mispredictions, provide useful feedback for improvement, customize common auto-tuning and learning modules, improve predictive models and find missing features. Our analysis and evaluation of the proposed framework demonstrates that it can effectively expose, isolate and collaboratively identify the key features that contribute to the model prediction accuracy. At the same time, formalization of auto-tuning and machine learning allows us to continuously apply standard complexity reduction techniques to leave a minimal set of influential optimizations and relevant features as well as truly representative benchmarks and data sets. We released most of the experimental results, benchmarks and data sets at http://c-mind.org while validating our techniques in the EU FP6 MILEPOST project and during HiPEAC internship at STMicroelectronics.

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Un problème récurrent dans le domaine de la robotique est la difficulté à reproduire les résultats et valider les affirmations faites par les scientifiques. Les expériences conduites en laboratoire donnent fréquemment des résultats propres à l'environnement dans lequel elles ont été effectuées, rendant la tâche de les reproduire et de les valider ardues et coûteuses. Pour cette raison, il est difficile de comparer la performance et la robustesse de différents contrôleurs robotiques. Les environnements substituts à faibles coûts sont populaires, mais introduisent une réduction de performance lorsque l'environnement cible est enfin utilisé. Ce mémoire présente nos travaux sur l'amélioration des références et de la comparaison d'algorithmes (``Benchmarking'') en robotique, notamment dans le domaine de la conduite autonome. Nous présentons une nouvelle platforme, les Autolabs Duckietown, qui permet aux chercheurs d'évaluer des algorithmes de conduite autonome sur des tâches, du matériel et un environnement standardisé à faible coût. La plateforme offre également un environnement virtuel afin d'avoir facilement accès à une quantité illimitée de données annotées. Nous utilisons la plateforme pour analyser les différences entre la simulation et la réalité en ce qui concerne la prédictivité de la simulation ainsi que la qualité des images générées. Nous fournissons deux métriques pour quantifier l'utilité d'une simulation et nous démontrons de quelles façons elles peuvent être utilisées afin d'optimiser un environnement proxy. / A common problem in robotics is reproducing results and claims made by researchers. The experiments done in robotics laboratories typically yield results that are specific to a complex setup and difficult or costly to reproduce and validate in other contexts. For this reason, it is arduous to compare the performance and robustness of various robotic controllers. Low-cost reproductions of physical environments are popular but induce a performance reduction when transferred to the target domain. This thesis present the results of our work toward improving benchmarking in robotics, specifically for autonomous driving. We build a new platform, the Duckietown Autolabs, which allow researchers to evaluate autonomous driving algorithms in a standardized framework on low-cost hardware. The platform offers a simulated environment for easy access to annotated data and parallel evaluation of driving solutions in customizable environments. We use the platform to analyze the discrepancy between simulation and reality in the case of predictivity and quality of data generated. We supply two metrics to quantify the usefulness of a simulation and demonstrate how they can be used to optimize the value of a proxy environment.

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Mit der wachsenden Popularität von GitHub, dem größten Online-Anbieter von Programm-Quellcode und der größten Kollaborationsplattform der Welt, hat es sich zu einer Big-Data-Ressource entfaltet, die eine Vielfalt von Open-Source-Repositorien (OSR) anbietet. Gegenwärtig gibt es auf GitHub mehr als eine Million Organisationen, darunter solche wie Google, Facebook, Twitter, Yahoo, CRAN, RStudio, D3, Plotly und viele mehr. GitHub verfügt über eine umfassende REST API, die es Forschern ermöglicht, wertvolle Informationen über die Entwicklungszyklen von Software und Forschung abzurufen. Unsere Arbeit verfolgt zwei Hauptziele: (I) ein automatisches OSR-Kategorisierungssystem für Data Science Teams und Softwareentwickler zu ermöglichen, das Entdeckbarkeit, Technologietransfer und Koexistenz fördert. (II) Visuelle Daten-Exploration und thematisch strukturierte Navigation innerhalb von GitHub-Organisationen für reproduzierbare Kooperationsforschung und Web-Applikationen zu etablieren. Um Mehrwert aus Big Data zu generieren, ist die Speicherung und Verarbeitung der Datensemantik und Metadaten essenziell. Ferner ist die Wahl eines geeigneten Text Mining (TM) Modells von Bedeutung. Die dynamische Kalibrierung der Metadaten-Konfigurationen, TM Modelle (VSM, GVSM, LSA), Clustering-Methoden und Clustering-Qualitätsindizes wird als "Smart Clusterization" abgekürzt. Data-Driven Documents (D3) und Three.js (3D) sind JavaScript-Bibliotheken, um dynamische, interaktive Datenvisualisierung zu erzeugen. Beide Techniken erlauben Visuelles Data Mining (VDM) in Webbrowsern, und werden als D3-3D abgekürzt. Latent Semantic Analysis (LSA) misst semantische Information durch Kontingenzanalyse des Textkorpus. Ihre Eigenschaften und Anwendbarkeit für Big-Data-Analytik werden demonstriert. "Smart clusterization", kombiniert mit den dynamischen VDM-Möglichkeiten von D3-3D, wird unter dem Begriff "Dynamic Clustering and Visualization of Smart Data via D3-3D-LSA" zusammengefasst. / With the growing popularity of GitHub, the largest host of source code and collaboration platform in the world, it has evolved to a Big Data resource offering a variety of Open Source repositories (OSR). At present, there are more than one million organizations on GitHub, among them Google, Facebook, Twitter, Yahoo, CRAN, RStudio, D3, Plotly and many more. GitHub provides an extensive REST API, which enables scientists to retrieve valuable information about the software and research development life cycles. Our research pursues two main objectives: (I) provide an automatic OSR categorization system for data science teams and software developers promoting discoverability, technology transfer and coexistence; (II) establish visual data exploration and topic driven navigation of GitHub organizations for collaborative reproducible research and web deployment. To transform Big Data into value, in other words into Smart Data, storing and processing of the data semantics and metadata is essential. Further, the choice of an adequate text mining (TM) model is important. The dynamic calibration of metadata configurations, TM models (VSM, GVSM, LSA), clustering methods and clustering quality indices will be shortened as "smart clusterization". Data-Driven Documents (D3) and Three.js (3D) are JavaScript libraries for producing dynamic, interactive data visualizations, featuring hardware acceleration for rendering complex 2D or 3D computer animations of large data sets. Both techniques enable visual data mining (VDM) in web browsers, and will be abbreviated as D3-3D. Latent Semantic Analysis (LSA) measures semantic information through co-occurrence analysis in the text corpus. Its properties and applicability for Big Data analytics will be demonstrated. "Smart clusterization" combined with the dynamic VDM capabilities of D3-3D will be summarized under the term "Dynamic Clustering and Visualization of Smart Data via D3-3D-LSA".

Boreal forests are particularly vulnerable to climate change, experiencing a much more drastic increase in temperatures and having a limited amount of more northern refugia. The trees making up these vast and important ecosystems already had to adapt previously to environmental pressures brought about by the repeated glaciations during past ice ages. Studying the patterns of adaption of these trees can thus provide valuable insights on how to mitigate future damage. This thesis presents and analyses population structure, demo- graphic history and the distribution of fitness effects (DFE) of the diploid Betula pendula and tetraploid B. pubescens across Scandinavia. Birches–being widespread in boreal forests as well as having great economical importance–constitute superb model species. The analyses of this work confirm the expectations on postglacial population expansion and diploid-tetraploid introgression. They furthermore ascertain the presence of two genetic clusters and a remarkably similar DFE for the species. This work also contributes with a transparent, reproducible and reusable pipeline which facilitates running similar analyses for related species.