Un grand nombre de périphériques actuels sont dotés de connexions réseaux qui permettent d’accéder à leurs fonctionnalités au travers d’un réseau informatique. Les applications ubiquitaires visent à structurer ces fonctionnalités pour les mettre au service des utilisateurs. Les environnements ubiquitaires sont caractérisés par une disponibilité dynamique des fonctionnalités et une hétérogénéité matérielle et logicielle des périphériques. De plus, les applications ubiquitaires doivent s’adapter en fonction du contexte des utilisateurs. Cette thèse propose une approche pour la programmation d’applications ubiquitaires. Notre approche est basée sur une infrastructure logicielle, appelée PERSEWS, qui permet la programmation d’applications sensibles au contexte à un haut niveau d’abstraction, exploitant des fonctionnalités offertes par des périphériques hétérogènes et mobiles. Les contributions de cette thèse sont les suivantes : – Nous proposons une approche langage pour la programmation d’applications ubiquitaires. Cette approche est basée sur un couplage entre un modèle de contexte et un langage de règles logiques. – Nous avons développé une infrastructure logicielle qui constitue un environnement de développement et un environnement d’exécution pour les applications ubiquitaires. L’architecture orientée service de l’infrastructure PERSEWS permet d’intégrer des fonctionnalités offertes par des périphériques hétérogènes. / Increasingly current devices are network enabled allowing their functionalities to be accessed through a computer network. Ubiquitous applications aim at structuring these functionalities to make them available to the users. Ubiquitous environments are characterized by the dynamic nature of functionalities and heterogeneity of hardware and software devices. In addition, ubiquitous applications must adapt depending on the user’s context. This thesis proposes an approach to ubiquitous application programming. Our approach is based on a software infrastructure called PERSEWS, which enables programming context-sensitive applications at a high level of abstraction, using functionalities provided by heterogeneous and mobile devices . The contributions of this thesis are as follows : – We propose a language approach to programming ubiquitous applications. This approach is based on a coupling between a model of context and a logic rule language. – We have developed a software infrastructure that provides a development environment and a runtime environment for ubiquitous applications. The service oriented architecture of the PERSEWS infrastructure allows to integrate functionalities provided by heterogeneous devices. VII

Le Web d'aujourd'hui représente un espace où les utilisateurs recherchent, découvrent et partagent des informations. Dans ce cadre, les processus de découverte de services Web jouent un rôle fondamental. Un tel processus permet de faire le lien entre des informations publiées par des fournisseurs de services et des requêtes créées par les internautes. Généralement, un tel processus repose sur une recherche " textuelle " ou à base de " mots-clés ". Or, ce type de recherche ne parvient pas à toujours identifier les services les plus pertinents. Notre idée est de concevoir un système plus " intelligent ", permettant d'utiliser, lors du processus de découverte, une base de connaissances associées aux informations, comme c'est le cas pour le Web sémantique. Cette thèse présente un prototype pour la découverte de services Web sémantiques, utilisant des caractéristiques non-fonctionnelles (descriptives) des services. Notre approche emploie le langage OWL-S (Web Ontology Language for Services) pour définir un modèle de description des paramètres non-fonctionnels des services. Ce modèle a pour but de faciliter la découverte de services Web sémantiques. Ce modèle représente le centre de notre contribution, étant utilisé pour la conception des interfaces et des requêtes. Deux interfaces sont développées, l'une s'adressant aux fournisseurs de services, alors que la deuxième interface est conçue pour l'utilisateur final. L'algorithme de recherche présenté dans cette thèse a pour but d'améliorer la précision et la complétude du processus de découverte de services.

Un grand nombre de périphériques actuels sont dotés de connexions réseaux qui permettent d'accéder à leurs fonctionnalités au travers d'un réseau informatique. Les applications ubiquitaires visent à structurer ces fonctionnalités pour les mettre au service de l'utilisateur.<br /><br />Les environnements ubiquitaires sont caracttérisés par une disponibilité dynamique des fonctionnalités et une hétérogénéité matérielle et logicielle des périphériques. De plus les applications doivent s'adapter en fonction du contexte des utilisateurs.

Les travaux de recherche menés autour de la description de services Web utilisent de plus en plus des modèles sémantiques pour fournir une représentation interprétable automatiquement. Toutefois, nous avons décelé des lacunes dans les approches sémantiques actuelles qui engendrent ambiguïté et non pertinence au niveau de l’appariement et de la découverte de services Web. Pour remédier à ces lacunes nous proposons des contributions à la description et à la découverte de services Web sémantiques. En ce qui concerne la description de services, nous avons défini un langage basé sur une recommandation W3C. En plus d’une annotation métier sémantique des éléments d’un service, notre principale contribution à la description sémantique consiste à spécifier la nature de ces annotations en utilisant une ontologie technique que nous avons définie. Cette ontologie met en relation plusieurs concepts sémantiques de services Web que nous avons identifiés dans des approches existantes et intègrera d’autres concepts qu’on définira ultérieurement sans pour autant modifier notre langage de description ou nos techniques d’appariement associées. Nous avons également défini un algorithme d’appariement entre une requête de service et les descriptions des services publiés. Cet algorithme se base sur un appariement entre éléments d’une requête et un service publié et trois techniques d’agrégation des résultats d’appariements élémentaires. L’algorithme tire avantage de la description sémantique que nous avons définie. Il a été mis en œuvre dans un annuaire de services Web sémantiques et a été également comparé aux algorithmes de référence. Les expérimentations montrent clairement l’efficacité de notre approche en termes de temps de réponse et de précision / Researches conducted around Web service description use more and more of semantic models to provide an automatically interpretable representation. However, we identified gaps in current approaches that generate semantic ambiguity and impertinence at Web service matching and discovery. To address these shortcomings we propose contributions about semantic Web service description and discovery. As for the Web services description, we have defined a language based on a W3C Recommendation. In addition to a semantic business annotation of service components, our main contribution about the semantic description is to specify the nature of these annotations using a technical ontology that we have defined. This ontology merges several semantic concepts of web services that we identified in existing approaches and may include other concepts that can be defined later without changing our description language or our matching techniques. We also defined a matching algorithm between a service request and published service descriptions. This algorithm is based on matching between elements of a service request and descriptions of published services. This matching is may be computed by three aggregation techniques of the results of those elements’ matching. The algorithm takes advantage of the semantic description we have defined. It was implemented in a semantic web services registry and was also compared to referenced algorithms. The experiments clearly demonstrate the effectiveness of our approach in terms of response time and precision

Les travaux de recherche menés autour de la description de services Web utilisent de plus en plus des modèles sémantiques pour fournir une représentation interprétable automatiquement. Toutefois, nous avons décelé des lacunes dans les approches sémantiques actuelles qui engendrent ambiguïté et non pertinence au niveau de l'appariement et de la découverte de services Web. Pour remédier à ces lacunes nous proposons des contributions à la description et à la découverte de services Web sémantiques. En ce qui concerne la description de services, nous avons défini un langage basé sur une recommandation W3C. En plus d'une annotation métier sémantique des éléments d'un service, notre principale contribution à la description sémantique consiste à spécifier la nature de ces annotations en utilisant une ontologie technique que nous avons définie. Cette ontologie met en relation plusieurs concepts sémantiques de services Web que nous avons identifiés dans des approches existantes et intègrera d'autres concepts qu'on définira ultérieurement sans pour autant modifier notre langage de description ou nos techniques d'appariement associées. Nous avons également défini un algorithme d'appariement entre une requête de service et les descriptions des services publiés. Cet algorithme se base sur un appariement entre éléments d'une requête et un service publié et trois techniques d'agrégation des résultats d'appariements élémentaires. L'algorithme tire avantage de la description sémantique que nous avons définie. Il a été mis en œuvre dans un annuaire de services Web sémantiques et a été également comparé aux algorithmes de référence. Les expérimentations montrent clairement l'efficacité de notre approche en termes de temps de réponse et de précision

Les sources de données multimédias provenant de divers domaines (médical, tourisme, commerce, art et culture, etc.) sont devenues incontournables sur le web. L’accès à ces sources multimédias dans les systèmes distribués pose de nouveaux problèmes en raison de nombreux paramètres : volumétrie, diversité des interfaces, format de représentation, localisation, etc. En outre, l’exigence de plus en plus forte des utilisateurs et des applications à vouloir intégrer la sémantique dans la recherche d’information pose de nouvelles questions à résoudre. Pour prendre en compte cette nouvelle complexité, nous nous intéressons dans notre travail de recherche aux solutions d’intégration de données basées sur les services web. Dans cette thèse, nous proposons une approche orientée service pour la recherche sémantique de contenus multimédia. Nous avons appelé cette approche SeSaM (Semantic Search of Multimedia content). SeSaM repose sur la définition d’un nouveau type de services accédant aux contenus multimédias, qui est les services MaaS (Multimedia as a Services). Elle est basée sur un processus en deux phases : description et découverte des services MaaS. En ce qui concerne la description de services MaaS, nous avons défini le langage SA4MaaS (Semantic Annotation for MaaS services), qui est une extension de SAWSDL (recommandation W3C). L’idée principale de ce langage est l’intégration, en plus de la sémantique métier, de la sémantique de l’information multimédia dans la description des services MaaS. En ce qui concerne la découverte de services MaaS, nous avons proposé un nouveau matchmaker MaaS-MX (MaaS services Matchmaker) adapté au modèle de description des MaaS. MaaS-MX est composé de deux étapes primordiales : appariement métier et appariement multimédia. L’appariement métier consiste à comparer la description métier des services et de la requête, tandis que l’appariement multimédia compare la description multimédia des services et de la requête. L’approche a été prototypée et évaluée dans deux domaines différents : médical et tourisme. Les résultats indiquent que l’utilisation de l’appariement métier et l’appariement multimédia a considérablement amélioré les performances des systèmes de recherche de données multimédias. / Multimedia data sources from various fields (medical, tourism, trade, art and culture, etc.) became essential on the web. Accessing to multimedia data in distributed systems poses new challenges due to many system parameters: volume, diversity of interfaces, representation format, location, etc. In addition, the growing needs of users and applications to incorporate semantics in the information retrieval pose new issues. To take into account this new complexity, we are interested in our research of data integration solutions based on web services. In this thesis, we propose an approach-oriented service for the semantic search of multimedia content. We called this approach SeSaM (Semantic Search of Multimedia content). SeSaM is based on the definition of a new pattern of services to access multimedia content, which is the MaaS services (Multimedia as a Services). It is based on a two-phase process: description and discovery of MaaS services. As for the MaaS services description, we have defined the SA4MaaS language (Semantic Annotation for MaaS services), which is an extension of SAWSDL (W3C recommendation). The main idea of this language is the integration, in addition to business domain semantic, of multimedia information semantics in the MaaS services description. As for the MaaS service discovery, we have proposed a new matchmaker MaaS-MX (MaaS services Matchmaker) adapted to the MaaS services description model. MaaS-MX is composed of two essential steps: domain matching and multimedia matching. Domain matching consists in comparing the business domain description of MaaS services and the query, whereas multimedia matching compares the multimedia description of MaaS services and the query. The approach has been implemented and evaluated in two different domains: medical and tourism. The results indicate that using both domain and multimedia matching considerably improves the performance of multimedia data retrieving systems.

Cette thèse s'intéresse à la production et au partage cohérent de connaissances distribuées dans le domaine des sciences de la vie. Malgré l'augmentation constante des capacités de stockage et de calcul des infrastructures informatiques, les approches centralisées pour la gestion de grandes masses de données scientifiques multi-sources deviennent inadaptées pour plusieurs raisons: (i) elles ne garantissent pas l'autonomie des fournisseurs de données qui doivent conserver un certain contrôle sur les don- nées hébergées pour des raisons éthiques et/ou juridiques, (ii) elles ne permettent pas d'envisager le passage à l'échelle des plateformes en sciences computationnelles qui sont la source de productions massives de données scientifiques. Nous nous intéressons, dans le contexte des plateformes collaboratives en sci- ences de la vie NeuroLOG et VIP, d'une part, aux problématiques de distribution et d'hétérogénéité sous-jacentes au partage de ressources, potentiellement sensibles ; et d'autre part, à la production automatique de connaissances au cours de l'usage de ces plateformes, afin de faciliter l'exploitation de la masse de données produites. Nous nous appuyons sur une approche ontologique pour la modélisation des connaissances et pro- posons à partir des technologies du web sémantique (i) d'étendre ces plateformes avec des stratégies efficaces, statiques et dynamiques, d'interrogations sémantiques fédérées et (ii) d'étendre leur environnent de traitement de données pour automatiser l'annotation sémantique des résultats d'expérience "in silico", à partir de la capture d'informations de provenance à l'exécution et de règles d'inférence spécifiques au domaine. Les résultats de cette thèse, évalués sur l'infrastructure distribuée et contrôlée Grid'5000, apportent des éléments de réponse à trois enjeux majeurs des plateformes collaboratives en sciences computationnelles : (i) un modèle de collaborations sécurisées et une stratégie de contrôle d'accès distribué pour permettre la mise en place d'études multi-centriques dans un environnement compétitif, (ii) des résumés sémantiques d'expérience qui font sens pour l'utilisateur pour faciliter la navigation dans la masse de données produites lors de campagnes expérimentales, et (iii) des stratégies efficaces d'interrogation et de raisonnement fédérés, via les standards du Web Sémantique, pour partager les connaissances capitalisées dans ces plateformes et les ouvrir potentiellement sur le Web de données.

Cette thèse s'intéresse à la production et au partage cohérent de connaissances distribuées dans le domaine des sciences de la vie. Malgré l'augmentation constante des capacités de stockage et de calcul des infrastructures informatiques, les approches centralisées pour la gestion de grandes masses de données scientifiques multi-sources deviennent inadaptées pour plusieurs raisons: (i) elles ne garantissent pas l'autonomie des fournisseurs de données qui doivent conserver un certain contrôle sur les données hébergées pour des raisons éthiques et/ou juridiques, (ii) elles ne permettent pas d'envisager le passage à l'échelle des plateformes en sciences computationnelles qui sont la source de productions massives de données scientifiques. Nous nous intéressons, dans le contexte des plateformes collaboratives en sciences de la vie NeuroLOG et VIP, d'une part, aux problématiques de distribution et d'hétérogénéité sous-jacentes au partage de ressources, potentiellement sensibles ; et d'autre part, à la production automatique de connaissances au cours de l'usage de ces plateformes, afin de faciliter l'exploitation de la masse de données produites. Nous nous appuyons sur une approche ontologique pour la modélisation des connaissances et proposons à partir des technologies du web sémantique (i) d'étendre ces plateformes avec des stratégies efficaces, statiques et dynamiques, d'interrogations sémantiques fédérées et (ii) d'étendre leur environnent de traitement de données pour automatiser l'annotation sémantique des résultats d'expérience ``in silico'', à partir de la capture d'informations de provenance à l'exécution et de règles d'inférence spécifiques au domaine. Les résultats de cette thèse, évalués sur l'infrastructure distribuée et contrôlée Grid'5000, apportent des éléments de réponse à trois enjeux majeurs des plateformes collaboratives en sciences computationnelles : (i) un modèle de collaborations sécurisées et une stratégie de contrôle d'accès distribué pour permettre la mise en place d'études multi-centriques dans un environnement compétitif, (ii) des résumés sémantiques d'expérience qui font sens pour l'utilisateur pour faciliter la navigation dans la masse de données produites lors de campagnes expérimentales, et (iii) des stratégies efficaces d'interrogation et de raisonnement fédérés, via les standards du Web Sémantique, pour partager les connaissances capitalisées dans ces plateformes et les ouvrir potentiellement sur le Web de données. Mots-clés: Flots de services et de données scientifiques, Services web sémantiques, Provenance, Web de données, Web sémantique, Fédération de bases de connaissances, Intégration de données distribuées, e-Sciences, e-Santé. / This thesis addresses the issues of coherent distributed knowledge production and sharing in the Life-science area. In spite of the continuously increasing computing and storage capabilities of computing infrastructures, the management of massive scientific data through centralized approaches became inappropriate, for several reasons: (i) they do not guarantee the autonomy property of data providers, constrained, for either ethical or legal concerns, to keep the control over the data they host, (ii) they do not scale and adapt to the massive scientific data produced through e-Science platforms. In the context of the NeuroLOG and VIP Life-science collaborative platforms, we address on one hand, distribution and heterogeneity issues underlying, possibly sensitive, resource sharing ; and on the other hand, automated knowledge production through the usage of these e-Science platforms, to ease the exploitation of the massively produced scientific data. We rely on an ontological approach for knowledge modeling and propose, based on Semantic Web technologies, to (i) extend these platforms with efficient, static and dynamic, transparent federated semantic querying strategies, and (ii) to extend their data processing environment, from both provenance information captured at run-time and domain-specific inference rules, to automate the semantic annotation of ``in silico'' experiment results. The results of this thesis have been evaluated on the Grid'5000 distributed and controlled infrastructure. They contribute to addressing three of the main challenging issues faced in the area of computational science platforms through (i) a model for secured collaborations and a distributed access control strategy allowing for the setup of multi-centric studies while still considering competitive activities, (ii) semantic experiment summaries, meaningful from the end-user perspective, aimed at easing the navigation into massive scientific data resulting from large-scale experimental campaigns, and (iii) efficient distributed querying and reasoning strategies, relying on Semantic Web standards, aimed at sharing capitalized knowledge and providing connectivity towards the Web of Linked Data.

Récemment, l'intégration entre les environnements informatiques et de réseautage a été largement promu pour fournir des services intelligents à des utilisateurs finaux ainsi que l'utilisation efficace des ressources. Cette convergence a ouvert la voie à l'émergence de l'internet des objets (IdO). Le paradigme de l'IdO repose principalement sur la fabrication d'objets, appelés les choses, disparaître et se tissent dans le tissu de notre vie de tous les jours pour nous soutenir dans l'accomplissement des activités quotidiennes. L'évolutivité et l'hétérogénéité sont parmi les principaux défis qui entravent la réalisation à grande échelle de services de l'IdO dans la vie quotidienne des utilisateurs. Afin de relever les défis de l'IdO, un nouveau volet de recherche est venu en avant dans la littérature comme une classe paradigmatique des Cyber-physiques systèmes sociaux (CSPR), qui est connu comme l'Internet social des choses (Siot). Le SIOT se fonde sur la notion soulignée par phénomène petite-monde où la structure sociale permettant relation sociale fondée sur la confiance entre les personnes et les objets, d'une manière qui ressemble à des services de réseaux sociaux traditionnels (SNS) est suggérée de relever les défis de l'IdO. Cependant, depuis SIOT hérite des caractéristiques de différents informatiques et de réseautage environnements (par exemple, l'IdO et SNS) cela, en fait, augmente la quantité et la variété des données contextuelles qui doit être manipulé pour Adaptive fourniture de services dans Siot, qui agit comme le principal défi adressé dans cette thèse. Autrement dit, dans cette thèse, nous proposons la notion de contexte cognitif lorsque, dans certaine situation spatio-temporelle, le raisonnement sur les aspects objectifs du cadre, ce qui représente l'environnement physique, avec le contexte subjective, qui représente les aspects comportementaux et sociaux, est considéré comme l'amélioration des services SIOT intelligence et la capacité d'adaptation aux besoins conjoncturels des utilisateurs. Nous envisageons technologies du Web sémantique pour déployer notre contexte cognitif proposé dans deux domaines d'application; sensible au contexte recommandation des tâches quotidiennes dans les maisons intelligentes et structure sociale dépendant de la situation des choses. Un prototype de preuve de concept a été développé pour chaque domaine d'application, dans le but de démontrer l'intégration harmonieuse des objets sur le Web pour la réalisation de certaines applications. Nos résultats empiriques montrent un niveau de service amélioré l'adaptabilité et la complexité en temps de fonctionner lors de l'application de notre contexte cognitif suggéré / The paradigm of the Social Internet of Things (SIoT) is being promoted in the literature to boost a new trend wherein the benefits of social network services are exhibited within the network of connected objects i.e., the Internet of Things (IoT). The novel user-friendly interaction framework of the SIoT opens the doors for enhancing the intelligence required to stimulate a shift in the IoT from a heterogeneous network of independently connected objects towards a manageable network of everything. In practice, achieving scalability within the large-scale and the heterogeneous paradigm of the IoT while maintaining on top of its user-friendly and intuitive services to bridge human-to-machine perceptions and encourage the technology’s adaptation is a major challenge which is hindering the realization and deployment of the IoT technologies and applications into people’s daily live. For the goal of handling IoT challenges, as well as improve the level of smart services adaptability to users’ situational needs, in this thesis, novel SIoT-based application architecture is provided. That is, Semantic Web Technologies are envisaged as a means to develop automated, value-added services for SIoT. While, interoperability and automation are essential requirement to seamlessly integrate such services into user life, Ontologies are used to semantically describe Web services with the aim of enabling the automatic invocation and composition of these services as well as support interactions across the cyber, physical and social worlds. On the other hand, handling the variety of contextual data in SIoT for intelligent decision making is another big challenge which is still in very early stages of research. In this thesis we propose a cognitive reasoning approach taking into consideration achieving situational-awareness (SA) in SIoT. This reasoning approach is deployed within two application domains where results show an improved level of services adaptability compared to location-aware services which are previously proposed in the literature