Ces dernières décennies, les environnements informatiques sont devenus de plus en plus complexes, parsemés de dispositifs miniatures et sophistiqués gérant la mobilité et communiquant sans fil. L'informatique ubiquitaire, telle qu'imaginée par Mark Weiser en 1991, favorise l'intégration transparente de ces environnements avec le monde réel pour offrir de nouveaux types d'applications. La conception de programmes pour environnements ubiquitaires soulève cependant de nombreux défis, en particulier le problème de rendre une application auto-adaptable dans un contexte en constante évolution. Parallèlement, alors que la taille et la complexité de systèmes plus classiques ont explosé, IBM a proposé le concept d'informatique autonomique afin de réduire le fardeau de l'administration de systèmes imposants et largement disséminés. Cette thèse se base sur une approche où les applications sont conçues sous la forme de composants utilisant et fournissant des services. Un modèle de développement fondé sur une architecture de référence pour la conception d'applications ubiquitaires est proposée, fortement inspiré des recherches dans le domaine de l'informatique autonomique. Dans ce modèle, les applications sont prises en charge par une hiérarchie de gestionnaires autonomiques, qui appuient leurs décisions sur une représentation centrale du système. La mise en œuvre de cette contribution requiert de rendre la couche d'exécution sous-jacente plus réflexive, en vue de supporter de nouveaux types d'adaptations à l'exécution. Nous proposons également un modèle qui décrit le système à l'exécution et reflète sa dynamique de manière uniforme, suivant les principes du style d'architecture REST. Les applications reposant sur ce cette couche d'exécution réflexive et représentées par ce modèle sont qualifiées d'Autonomic-Ready. L'implantation de nos propositions ont été intégrées dans le modèle à composant orienté service Apache Felix iPOJO. Le modèle de représentation du système, nommé Everest, est publié en tant que sous-projet d'OW2 Chameleon. Ces propositions ont été évaluées et validées par la conception et l'exécution d'une application ubiquitaire sur iCASA, un environnement de développement et de simulation. / In the last decades, computing environments have been getting more and more complex, filled with miniaturized and sophisticated devices that can handle mobility and wireless communications. Ubiquitous computing, as envisioned by Mark Weiser in 1991, promote the seamless integration of those computing environments with the real world in order to offer new kinds of applications. However, writing software for ubiquitous environments raises numerous challenges, mainly the problem of how to make an application adapt itself in an ever changing context. From another perspective, as classical softwares were growing in size and complexity, IBM proposed the concept of autonomic computing to help to contain the burden of administering massive and numerous systems. This PhD thesis is based on an approach where applications are designed in terms of components using and providing services. A development model based on a reference architecture for the conception of ubiquitous applications is proposed, greatly inspired by researches in the autonomic computing field. In this model, the application is managed by a hierarchy of autonomic managers, that base their decisions on a central representation of the system. The fulfilment of this contribution requires to make the underlying middleware more reflexive, in order to support new kinds of runtime adaptations. We also provide a model that depicts the running system and its dynamics in a uniform way, based on REST principles. Applications relying on this reflexive middleware and represented by this model are what we called Autonomic-Ready. Implementations of our proposals have been integrated in the Apache Felix iPOJO service-oriented component model. The system representation, named Everest, is provided as a OW2 Chameleon subproject. Validation is based on the iCASA pervasive environment development and simulation environment.

Ces dernières années, le contexte d'exécution des applications a beaucoup évolué. Nous sommes passés, en moins de 15 ans, d'applications monolithiques et statiques faiblement distribuées à des applications réparties à grande échelle ayant un comportement très dynamique. Les plates-formes d'exécution qui étaient autrefois fermées sont désormais ouvertes à des équipements nomades et aux contextes des utilisateurs comme dans l'informatique ubiquitaire ou la domotique. Les éléments logiciels, dans ce nouveau contexte, peuvent apparaitre ou disparaître de façon imprédictible (ils sont dits « dynamiques ») et sont souvent issus de technologies hétérogènes (Web Service, OSGi, UPnP, etc.). Le caractère imprévisible de l'environnement, et le fait qu'il faille s'y adapter rend, apparemment, les plates-formes d'exécution non déterministes. Il est impératif de pouvoir maîtriser l'évolution des applications dynamiques. Cette thèse définit une plate-forme pour l'exécution répartie de services hétérogènes. Cette plate-forme fournit un modèle homogène de l'état des services à l'exécution et des opérations d'administration du cycle de vie d'un service, indépendamment des plates-formes réelles. Cette plate-forme fournit également des mécanismes qui permettent d'étendre la supervision et l'administration à d'autres préoccupations (déploiement, versionnement, etc.). Les propriétés d'introspection et de réflexion ainsi obtenues permettent de contrôler l'évolution à l'exécution de l'architecture d'une application et par là même de maîtriser les applications dynamiques. Cette thèse fournit un prototype d'une telle plate-forme nommée SAM-RT. / During recent years, the execution context of modern applications has evolved. We have moved, in less than 15 years, from monolithic and static applications that were weakly distributed to large-scale distributed applications with very dynamic behavior. The execution platforms, which were otherwise closed, are now open to mobile devices and to user's contexts as is the case with ubiquitous computing and home applications. Software units in this new context can appear and disappear very unpredictably (this iscalled dynamic behavior) and are often a series of heterogeneous technologies (e.g., Web Services, OSGi, UPnP). The unpredictability of the environment, and the fact that we must adapt to it, makes the execution platforms seem non-deterministic. It is imperative to control the evolution of dynamic applications. This dissertation defines an execution platform for the distributed execution of heterogeneous services. This platform provides a homogeneous model of the execution state of services and of the administration operations related to the lifecycle of a service, regardless of the underlying technologies. This platform also provides mechanisms to extend monitoring and administration to other concerns (e.g., deployment, versioning). The introspection and reflection properties provided are used to control the evolution of the application's architecture and thereby control dynamic behavior. This dissertation provides a prototype of such a platform named SAM-RT.

La construction d’interfaces homme-machine au dessus d’applications complexes soulève aujourd’hui des problèmes importants et requiert des efforts de recherche conséquents et soutenus. Il s’agit en effet d’aborder des technologies de plus en plus diverses et complexes de façon à construire des interfaces modulaires, évolutives et tirant profits des récents progrès dans les domaines de la programmation et des intergiciels. Il s’agit également de permettre à des non informaticiens, spécialistes de l’ergonomie, de définir et de mettre en place des interfaces appropriées. L’approche orientée service (Service-oriented Computing - SOC) constitue une avancée récente en Génie Logiciel. Cette approche promeut la mise en place de solutions modulaires et dynamiques permettant de faire évoluer, possiblement à l’exécution, les interfaces. L’approche orientée service est très prometteuse et de nombreux projets de recherche sont en cours dans les domaines de l’intégration d’entreprise, des équipements mobiles ou encore de l’informatique pervasive. L’approche orientée service demeure néanmoins complexe et demande un haut niveau d’expertise. Elle est difficilement accessible par des informaticiens non formés et totalement hors de portée des ingénieurs d’autres métiers, ergonomes par exemple. L’approche proposée dans cette thèse est de construire un atelier manipulant des services IHM abstraits. Ces services abstraits décrivent leurs fonctionnalités et leurs dépendances à un haut niveau d’abstraction. Ils peuvent ainsi être composés de façon plus aisée par des ingénieurs non experts en SOC. Le rôle de l’atelier est ensuite d’identifier des services concrets, implantant les services abstraits, de les composer en générant le code nécessaire (glue code) et de les déployer sur une plate-forme d’exécution. Un deuxième point concerne la spécialisation de l’atelier. Il est effet important de proposer un langage de composition de services proches des concepts métiers manipulés par les experts, notamment les ergonomes. Un tel langage se base sur les concepts métiers et intègre les contraintes de composition propres au domaine. L’approche actuelle passe par l’utilisation de méta-modèles, exprimant les connaissances métier, pour la spécialisation de l’atelier. / N pervasive environments, with the proliferation of communicating devices in the environments (e.g., remoter controller, gamepad, mobile phone, augmented object), the users will express their needs or desires to an enormous variety of services with a multitude of available interaction modalities, expecting concurrently the environment and its equipment to react accordingly. Addressing the challenge of dynamic management at runtime of multimodal interaction in pervasive environments, our contribution is dedicated to software engineering of dynamic multimodal interfaces by providing: a specification language for multimodal interaction, an autonomic manager and an integration platform. The autonomic manager uses models to generate and maintain a multimodal interaction adapted to the current conditions of the environment. The multimodal interaction data-flow from input devices to a service is then effectively realized by the integration platform. Our conceptual solution is implemented by our DynaMo platform that is fully operational and stable. DynaMo is based on iPOJO, a dynamic service-oriented component framework built on top of OSGi and on Cilia, a component-based mediation framework.