Le service intentionnel est décrit par le but métier que le service permet de réaliser. Les utilisateurs effectuent ainsi une découverte, dirigée par les buts, des services correspondant à leurs exigences fonctionnelles. Le service atomique est exécutable par des services logiciels, alors que le service agrégat introduit de la variabilité, en décrivant les différentes variantes permettant de réaliser le but du service. La description du service intentionnel est étendue à la qualité (QoiS-Quality of intentional Service), qui peut être une QoiS simple associée au service atomique ou une QoiS globale correspondant au service agrégat. La QoiS simple est définie comme étant les buts qualité que le service atomique permet de satisfaire partiellement. La QoiS permet ainsi d'établir la correspondance entre les exigences non-fonctionnelles des utilisateurs et la qualité des services logiciels. Afin de traiter la variabilité métier du service intentionnel, des contraintes de dépendances entre les services sont définies. Elles permettent de préciser que le choix d'une variante peut entrainer le choix ou l'exclusion d'une autre variante. Pour améliorer le consensus sur la qualité, le référentiel qualité est proposé. Celui-ci est utilisé par les fournisseurs pour décrire la qualité de leurs services, et par les utilisateurs pour décrire leurs exigences non-fonctionnelles. La méthode multicritères d'aide à la décision TOPSIS est adaptée pour sélectionner parmi les services agrégats ou parmi les configurations exécutables ceux qui correspondent le mieux au contexte qualité de l'utilisateur. Aussi, un outillage est proposé pour démontrer la faisabilité de la méthode de sélection proposée.

De nos jours, nous assistons à l'émigration du Web de données vers le Web orienté services. L'amélioration des capacités et fonctionnalités des moteurs actuels de recherche sur le Web, par des techniques efficaces de recherche et de sélection de services, devient de plus en plus importante. Dans cette thèse, dans un premier temps, nous proposons un cadre de composition de services Web en tenant compte des préférences utilisateurs. Le modèle fondé sur la théorie des ensembles flous est utilisé pour représenter les préférences. L'approche proposée est basée sur une version étendue du principe d'optimalité de Pareto. Ainsi, la notion des top-k compositions est introduite pour répondre à des requêtes utilisateurs de nature complexe. Afin d'améliorer la qualité de l'ensemble des compositions retournées, un second filtre est appliqué à cet ensemble en utilisant le critère de diversité. Dans un second temps, nous avons considéré le problème de la sélection des services Web en présence de préférences émanant de plusieurs utilisateurs. Une nouvelle variante, appelée Skyline de services à majorité, du Skyline de services traditionnel est défini. Ce qui permet aux utilisateurs de prendre une décision " démocratique " conduisant aux services les plus appropriés. Un autre type de Skyline de services est également discuté dans cette thèse. Il s'agit d'un Skyline de Services de nature graduelle et se fonde sur une relation de dominance floue. Comme résultat, les services Web présentant un meilleur compromis entre les paramètres QoS sont retenus, alors que les services Web ayant un mauvais compromis entre les QoS sont exclus. Finalement, nous avons aussi absorbé le cas où les QoS décrivant les services Web sont entachés d'incertitude. La théorie des possibilités est utilisée comme modèle de l'incertain. Ainsi, un Skyline de Services possibilité est proposé pour permettre à l'utilisateur de sélectionner les services Web désirés en présence de QoS incertains. De riches expérimentations ont été conduites afin d'évaluer et de valider toutes les approches proposées dans cette thèse.

De nos jours, nous assistons à l’émigration du Web de données vers le Web orienté services. L’amélioration des capacités et fonctionnalités des moteurs actuels de recherche sur le Web, par des techniques efficaces de recherche et de sélection de services, devient de plus en plus importante. Dans cette thèse, dans un premier temps, nous proposons un cadre de composition de services Web en tenant compte des préférences utilisateurs. Le modèle fondé sur la théorie des ensembles flous est utilisé pour représenter les préférences. L’approche proposée est basée sur une version étendue du principe d’optimalité de Pareto. Ainsi, la notion des top-k compositions est introduite pour répondre à des requêtes utilisateurs de nature complexe. Afin d’améliorer la qualité de l’ensemble des compositions retournées, un second filtre est appliqué à cet ensemble en utilisant le critère de diversité. Dans un second temps, nous avons considéré le problème de la sélection des services Web en présence de préférences émanant de plusieurs utilisateurs. Une nouvelle variante, appelée Skyline de services à majorité, du Skyline de services traditionnel est défini. Ce qui permet aux utilisateurs de prendre une décision « démocratique » conduisant aux services les plus appropriés. Un autre type de Skyline de services est également discuté dans cette thèse. Il s’agit d’un Skyline de Services de nature graduelle et se fonde sur une relation de dominance floue. Comme résultat, les services Web présentant un meilleur compromis entre les paramètres QoS sont retenus, alors que les services Web ayant un mauvais compromis entre les QoS sont exclus. Finalement, nous avons aussi absorbé le cas où les QoS décrivant les services Web sont entachés d’incertitude. La théorie des possibilités est utilisée comme modèle de l’incertain. Ainsi, un Skyline de Services possibilité est proposé pour permettre à l’utilisateur de sélectionner les services Web désirés en présence de QoS incertains. De riches expérimentations ont été conduites afin d’évaluer et de valider toutes les approches proposées dans cette thèse / As we move from a Web of data to a Web of services, enhancing the capabilities of the current Web search engines with effective and efficient techniques for Web services retrieval and selection becomes an important issue. In this dissertation, we present a framework that identifies the top-k Web service compositions according to the user fuzzy preferences based on a fuzzification of the Pareto dominance relationship. We also provide a method to improve the diversity of the top-k compositions. An efficient algorithm is proposed for each method. We evaluate our approach through a set of thorough experiments. After that, we consider the problem of Web service selection under multiple users preferences. We introduce a novel concept called majority service skyline for this problem based on the majority rule. This allows users to make a “democratic” decision on which Web services are the most appropriate. We develop a suitable algorithm for computing the majority service skyline. We conduct a set of thorough experiments to evaluate the effectiveness of the majority service skyline and the efficiency of our algorithm. We then propose the notion of α-dominant service skyline based on a fuzzification of Pareto dominance relationship, which allows the inclusion of Web services with a good compromise between QoS parameters, and the exclusion ofWeb services with a bad compromise between QoS parameters. We develop an efficient algorithm based on R-Tree index structure for computing efficiently the α-dominant service skyline. We evaluate the effectiveness of the α-dominant service skyline and the efficiency of the algorithm through a set of experiments. Finally, we consider the uncertainty of the QoS delivered by Web services. We model each uncertain QoS attribute using a possibility distribution, and we introduce the notion of pos-dominant service skyline and the notion of nec-dominant service skyline that facilitates users to select their desired Web services with the presence of uncertainty in their QoS. We then developappropriate algorithms to efficiently compute both the pos-dominant service skyline and nec-dominant service skyline. We conduct extensive sets of experiments to evaluate the proposed service skyline extensions and algorithms

La robotique ambiante s'intéresse à l'introduction de robots mobiles au sein d'environnements actifs où ces derniers fournissent des fonctionnalités alternatives ou complémentaires à celles embarquées par les robots mobiles. Cette thèse étudie la mise en concurrence des fonctionnalités internes et externes aux robots, qu'elle pose comme un problème de sélection de services logiciels. La sélection de services consiste à choisir un service ou une combinaison de services parmi un ensemble de candidats capables de réaliser une tâche requise. Pour cela, elle doit prédire et évaluer la performance des candidats. Ces performances reposent sur des critères non-fonctionnels comme la durée d'exécution, le coût ou le bruit. Ce domaine applicatif a pour particularité de nécessiter une coordination étroite entre certaines de ses fonctionnalités. Cette coordination se traduit par l'échange de flots de données entre les fonctionnalités durant leurs exécutions. Les fonctionnalités productrices de ces flots sont modélisées comme des services continus. Cette nouvelle catégorie de services logiciels impose que les compositions de services soient hiérarchiques et introduit des contraintes supplémentaires pour la sélection de services. Cette thèse met en évidence la présence d'un important couplage non-fonctionnel entre les performances des instances de services de différents niveaux, même lorsque les flots de données sont unidirectionnels. L'approche proposée se concentre sur la prédiction de la performance d'une instance de haut-niveau sachant son organigramme à l'issue de la sélection. Un organigramme regroupe l'ensemble des instances de services sollicitées pour réaliser une tâche de haut-niveau. L'étude s'appuie sur un scénario impliquant la sélection d'un service de positionnement en vue de permettre le déplacement d'un robot vers une destination requise. Pour un organigramme considéré, la prédiction de performance d'une instance de haut-niveau de ce scénario introduit les exigences suivantes : elle doit (i)être contextuelle en tenant compte, par exemple, du chemin suivi pour atteindre la destination requise, (ii) prendre en charge le remplacement d'une instance de sous-service suite à un échec ou, par extension, de façon opportuniste. En conséquence, cette sélection de services est posée comme un problème de prise de décision séquentielle formalisé à l'aide de processus de décision markoviens à horizon fini. La dimensionnalité importante du contexte en comparaison à la fréquence des déplacements du robot rend inadaptées les méthodes consistant à apprendre directement une fonction de valeur ou une fonction de transition. L'approche proposée repose sur des modèles de dynamique locaux et exploite le chemin de déplacement calculé par un sous-service pour estimer en ligne les valeurs des organigrammes disponibles dans l'état courant. Cette estimation est effectuée par l'intermédiaire d'une méthode de fouille stochastique d'arbre, Upper Confidence bounds applied to Trees

La robotique ambiante s'intéresse à l'introduction de robots mobiles au sein d'environnements actifs où ces derniers fournissent des fonctionnalités alternatives ou complémentaires à celles embarquées par les robots mobiles. Cette thèse étudie la mise en concurrence des fonctionnalités internes et externes aux robots, qu'elle pose comme un problème de sélection de services logiciels. La sélection de services consiste à choisir un service ou une combinaison de services parmi un ensemble de candidats capables de réaliser une tâche requise. Pour cela, elle doit prédire et évaluer la performance des candidats. Ces performances reposent sur des critères non-fonctionnels comme la durée d'exécution, le coût ou le bruit. Ce domaine applicatif a pour particularité de nécessiter une coordination étroite entre certaines de ses fonctionnalités. Cette coordination se traduit par l'échange de flots de données entre les fonctionnalités durant leurs exécutions. Les fonctionnalités productrices de ces flots sont modélisées comme des services continus. Cette nouvelle catégorie de services logiciels impose que les compositions de services soient hiérarchiques et introduit des contraintes supplémentaires pour la sélection de services. Cette thèse met en évidence la présence d'un important couplage non-fonctionnel entre les performances des instances de services de différents niveaux, même lorsque les flots de données sont unidirectionnels. L'approche proposée se concentre sur la prédiction de la performance d'une instance de haut-niveau sachant son organigramme à l'issue de la sélection. Un organigramme regroupe l'ensemble des instances de services sollicitées pour réaliser une tâche de haut-niveau. L'étude s'appuie sur un scénario impliquant la sélection d'un service de positionnement en vue de permettre le déplacement d'un robot vers une destination requise. Pour un organigramme considéré, la prédiction de performance d'une instance de haut-niveau de ce scénario introduit les exigences suivantes : elle doit (i)être contextuelle en tenant compte, par exemple, du chemin suivi pour atteindre la destination requise, (ii) prendre en charge le remplacement d'une instance de sous-service suite à un échec ou, par extension, de façon opportuniste. En conséquence, cette sélection de services est posée comme un problème de prise de décision séquentielle formalisé à l'aide de processus de décision markoviens à horizon fini. La dimensionnalité importante du contexte en comparaison à la fréquence des déplacements du robot rend inadaptées les méthodes consistant à apprendre directement une fonction de valeur ou une fonction de transition. L'approche proposée repose sur des modèles de dynamique locaux et exploite le chemin de déplacement calculé par un sous-service pour estimer en ligne les valeurs des organigrammes disponibles dans l'état courant. Cette estimation est effectuée par l'intermédiaire d'une méthode de fouille stochastique d'arbre, Upper Confidence bounds applied to Trees / Ambient robotics aims at introducing mobile robots in active environments where the latter provide new or alternative functionalities to those shipped by mobile robots. This thesis studies the competition between robot and external functionalities, which is set as a service selection problem. Service selection consists in choosing a service or a combination of services among a set of candidates able to fulfil a given request. To do this, it has to predict and evaluate candidate performances. These performances are based on non-functional requirements such as execution time, cost or noise. This application domain requires tight coordination between some of its functionalities. Tight coordination involves setting data streams between functionalities during their execution. In this proposal, functionalities producing data streams are modelled as continuous services. This new service category requires hierarchical service composition and adds some constraints to the service selection problem. This thesis shows that an important non-functional coupling appears between service instances at different levels, even when data streams are unidirectional. The proposed approach focuses on performance prediction of an high-level service instance given its organigram. This organigram gathers service instances involved in the high-level task processing. The scenario included in this study is the selection of a positioning service involved in a robot navigation high-level service. For a given organigram, performance prediction of an high-level service instance of this scenario has to: (i) be contextual by, for instance, considering moving path towards the required destination, (ii) support service instance replacement after a failure or in an opportunist manner. Consequently, this service selection is set as a sequential decision problem and is formalized as a finite-horizon Markov decision process. Its high contextual dimensionality with respect to robot moving frequency makes direct learning of Q-value functions or transition functions inadequate. The proposed approachre lies on local dynamic models and uses the planned moving path to estimate Q-values of organigrams available in the initial state. This estimation is done using a Monte-Carlo tree search method, Upper Confidence bounds applied to Trees

On appelle composition le mécanisme permettant la réalisation d'applications logicielles par intégration de services. Les applications à service exigeant souvent des propriétés telles que la sélection dynamique ou non déterministe des services, le concept d'application doit être défini différemment, et le processus de composition est très difficile à réaliser manuellement. Le processus de composition devrait être automatisé par des outils et des environnements logiciels. Ces outils devraient permettre d'une part la construction d'applications flexibles et d'autre part garantir la cohérence et la complétude de la composition. Cette thèse s'intéresse à la construction d'applications depuis leur conception jusqu'à leur exécution. Dans cette thèse, nous proposons une approche de composition de services et un prototype nommé SELECTA permettant de répondre aux besoins et aux défis de la composition de services, tels que l'augmentation du niveau d'abstraction de la spécification de la composition, la construction incrémentale de composites, la gestion de la cohérence et de la complétude de composites, la définition de langages de contraintes de services ou d'algorithmes de sélection de services.

Les Architectures Orientées Services (SOA) sont adoptées aujourd'hui par de nombreuses entreprises car elles représentent une solution flexible pour la construction d'applications distribuées. Une Application Basée sur des Services (SBA) peut se définir comme un workflow qui coordonne de manière dynamique l'exécution distribuée d'un ensemble de services. Les services peuvent être sélectionnés et intégrés en temps réel en fonction de leur Qualité de Service (QoS), et la composition de services peut être dynamiquement modifiée pour réagir à des défaillances imprévues pendant l'exécution. Les besoins des architectures orientées services présentent des similarités avec la nature: dynamicité, évolutivité, auto-adaptabilité, etc. Ainsi, il n'est pas surprenant que les métaphores inspirées par la nature soient considérées comme des approches appropriées pour la modélisation de tels systèmes. Nous allons plus loin en utilisant le paradigme de programmation chimique comme base de construction d'un middleware. Dans cette thèse, nous présentons un middleware "chimique'' pour l'exécution dynamique et adaptative de SBA. La sélection, l'intégration, la coordination et l'adaptation de services sont modélisées comme une série de réactions chimiques. Tout d'abord, l'instantiation de workflow est exprimée par une série de réactions qui peuvent être effectuées de manière parallèle, distribuée et autonome. Ensuite, nous avons mis en oeuvre trois modèles de coordination pour exécuter une composition de service. Nous montrons que les trois modèles peuvent réagir aux défaillances de type panne franche. Enfin, nous avons évalué et comparé ces modèles au niveau d'efficacité et complexité sur deux workflows. Nous montrons ainsi dans cette thèse que le paradigme chimique possède les qualités nécessaires à l'introduction de la dynamicité et de l'adaptabilité dans la programmation basée sur les services. / With the advent of cloud computing and Software-as-a-Service, Service-Based Application (SBA) represents a new paradigm to build rapid, low-cost, interoperable and evolvable distributed applications. A new application is created by defining a workflow that coordinates a set of third-party Web services accessible over the Internet. In such distributed and loose coupling environment, the execution of SBA requires a high degree of flexibility. For example, suitable constituent services can be selected and integrated at runtime based on their Quality of Service (QoS); furthermore, the composition of service is required to be dynamically modified in response to unexpected runtime failures. In this context, the main objective of this dissertation is to design, to develop and to evaluate a service middleware for flexible execution of SBA by using chemical programming model. Using chemical metaphor, the service-based systems are modeled as distributed, selforganized and self-adaptive biochemical systems. Service discovery, selection, coordination and adaptation are expressed as a series of pervasive chemical reactions in the middleware, which are performed in a distributed, concurrent and autonomous way. Additionally, on the way to build flexible service based systems, we do not restrict our research only in investigating chemical-based solutions. In this context, the second objective of this thesis is to find out generic solutions, such as models and algorithms, to respond to some of the most challenging problems in flexible execution of SBAs. I have proposed a two-phase online prediction approach that is able to accurately make decisions to proactively execute adaptation plan before the failures actually occur.

Le but de cette thèse est de dégager un cadre sémantique formel approprié supportant l'interopérabilité dedifférents formalismes déjà utilisés pour décrire et déployer un service Web. En d’autres termes, nouscontribuons au développement d’un formalisme mathématique rigoureux permettant de décrire un service Webcomplexe susceptible de changer pendant l’exécution et de coordonner avec les autres services de façonadaptative. Pour atteindre cet objectif, les étapes de description, de sélection et de composition ont constitué lestrois majeures problématiques étudiées dans cette thèse.Pour ce faire, nous avons proposé dans un premier temps, à travers l’utilisation du cadre sémantique formel K lelangage K-WSDL; un langage de description de services Web doté d’une sémantique opérationnelle en terme derègles de réécriture qui peut être exécutable et analysable sous Maude. Nous avons introduit, dans un secondtemps, l’approche WS-Sim basée sur la théorie des catégories qui évalue l’équivalence comportementale entreservices en représentant chaque service par une catégorie et en établissant des liens formels (foncteur) entre elles.Enfin, nous avons présenté le modèle RMop-ECATNet (Refined Meta Open ECATNet ) : un modèle dédié à laspécification formelle de la composition des services Web et fruit du raffinement du modèle Mop-ECATNetproposé par [LB14]. Nous avons étendu et enrichi ce dernier aux trois niveaux : structurel, comportemental etimplémentation. / The aim of this thesis is to provide a suitable formal semantic framework that supports interoperability ofdifferent formalisms already used to describe and deploy a Web service. In other words, we contribute to thedevelopment of a rigorous mathematical formalism to describe a complex Web service that may change duringexecution and coordinate with other services adaptively. To achieve this goal, the steps of description, selectionand composition constitute the three major issues studied in this thesis.We proposed so, initially, through the use of the K semantic framework the K-WSDL : a Web servicesdescription language endowed with an operational semantics in terms of rewriting rules which can be executedand analyzed in Maude. We introduced, in a second step, WS-Sim, a new approach based on the category theorywhich evaluates the behavioral equivalence between services by representing each service by a category and byestablishing formal links (functor) between them. Finally, we present RMop-ECATNet (Refined Meta OpenECATNet): a formal model for the specification of services composition. product of the refinement of the Mop-ECATNets model, introduced initially by [LB14]. We extended and enriched this model at three distinct levels:at the structural, behavioural level and implementation levels.