Ce mémoire de recherche porte sur l’optimisation et le contrôle dynamique stochastique des activités de production dans les systèmes manufacturiers reconfigurables (Reconfigurable Manufacturing Systems, RMS). Le système considéré est composé d'une installation industrielle conçu pour adapter sa configuration physique à des changements prévisibles connus ou aléatoire qui peuvent survenir dans le temps. Les changements concernent principalement l’environnement interne de l’installation (risques de pannes dus à la non-fiabilité du système) et l’environnement externe (évolution du marché en type de produit et volume de la demande). Les propriétés de reconfiguration du système considéré lui procurent la capacité de produire, à l’intérieur d’une famille de produits, plusieurs types et ce, selon plusieurs modes ou configurations. Le choix de la configuration doit être basé sur les avantages qu’elle procure (capacité, fiabilité, coût) ainsi que les conditions actuelles et futures espérées du système. Étant donné le compromis important entre les coûts de reconfiguration, de production, de stockage et de pénurie, le principal objectif de ce travail de recherche consiste à proposer une stratégie adaptative qui permet un meilleur choix de la séquence de configurations et un meilleur contrôle du rythme de production du système afin de minimiser le coût total encouru sur un horizon fini de planification. Une formulation basée sur la programmation dynamique est présentée pour ce problème. Ensuite, un schéma numérique est adopté pour résoudre les conditions d'optimalité obtenues. Sous la classe des politiques de seuil critique (HPP), une séquence de configurations intégrée à une politique de contrôle des rythmes de production est proposée. Les résultats obtenus montrent un gain significatif en termes de coûts par rapport à ceux encourus lorsque la décision de reconfiguration est développée indépendamment de la stratégie d’exécution de la production. Plusieurs analyses de sensibilité sont réalisées pour illustrer la robustesse et l'efficacité de la stratégie proposée. Pour résoudre le problème dans des situations plus complexes une approche de simulation est également proposée et mise en œuvre. L'application de cette approche nous a permis d'étendre l’analyse pour couvrir des contextes où l'approche de résolution mathématique est limitée. De plus, cette approche nous a permis de mener une étude pour mesurer l’avantage des systèmes reconfigurables en comparaison aux systèmes les plus utilisés dans le contexte sous étude soit les systèmes manufacturiers ajustables (Adjusted Manufacturing Systems, AMS). Mots clés : Programmation dynamique, politique de seuil critique, contrôle de la production, systèmes manufacturier reconfigurables, simulation. / This research work focuses on the optimization and stochastic dynamic control of production activities in Reconfigurable Manufacturing Systems (RMS). The considered system is composed of an industrial facility designed to adapt its physical configuration to predictable changes that may occur randomly in time. The changes mainly concern the internal environment of the system (risk of failures due to the unreliability of the system) and the external environment (market changes in product type and volume of demand). The configurability properties of the system considered provide the ability to produce, within a family of products, various types according to several modes or configurations of the system. The choice of which configuration to adopt is based on: (1) the benefits that it provides in terms of capacity, reliability and cost; (2) the current and the expected future conditions of the system. Given the important compromise between reconfiguration, production, holding and shortage costs, the main objective of this research is to propose an adaptive strategy that allows a better choice of the sequence of configurations and a better control of production activites and minimizes the total cost incurred over a finite planning horizon. A formulation based on dynamic programming is presented for this problem. Then, a numerical scheme is adopted to solve the optimality conditions. In the class of Hedging Point Policies (HPP), a sequence of configurations integrated to a production rate control policy is proposed. The obtained results show a significant gain in terms of incurred costs compared to those incurred when the reconfiguration decisions are developed independently of the production execution strategy. Several sensitivity analyses are carried out to illustrate the robustness and efficiency of the proposed strategy. To address the problem in more complex reconfigurable situations a simulation based approach is also proposed and implemented. The application of this approach allowed us to extend the aforementioned findings to different contexts where the mathematical resolution approach may be limited. In addition, the simulation based approach allowed us to conduct a study to measure the benefit of reconfigurable systems in comparison to the most used systems in the context under study, namely the Adjustable Manufacturing Systems (AMS). Keywords: Dynamic programming, hedging policies, production control, reconfigurable manufacturing systems, simulation.

Dans le contexte de l’informatique pervasive et de l’internet des objets, les systèmes sonthétérogènes, distribués et adaptatifs (p. ex., systèmes de gestion des transports, bâtimentsintelligents). La conception et le déploiement de ces systèmes sont rendus difficiles par leurnature hétérogène et distribuée mais aussi le risque de décisions d’adaptation conflictuelleset d’inconsistances à l’exécution. Les inconsistances sont causées par des pannes matériellesou des erreurs de communication. Elles surviennent lorsque des actions correspondant auxdécisions d’adaptation sont supposées être effectuées alors qu’elles ne le sont pas.Cette thèse propose un support intergiciel, appelé SICODAF, pour la conception et ledéploiement de systèmes adaptatifs fiables. SICODAF combine une fiabilité comportementale(absence de décisions conflictuelles) au moyen de systèmes de transitions et une fiabilitéd’exécution (absence d’inconsistances) à l’aide d’un intergiciel transactionnel. SICODAF estbasé sur le calcul autonomique. Il permet de concevoir et de déployer un système adaptatifsous la forme d’une boucle autonomique qui est constituée d’une couche d’abstraction, d’unmécanisme d’exécution transactionnelle et d’un contrôleur. SICODAF supporte trois typesde contrôleurs (basés sur des règles, sur la théorie du contrôle continu ou discret). Il permetégalement la reconfiguration d’une boucle, afin de gérer les changements d’objectifs quisurviennent dans le système considéré, et l’intégration d’un système de détection de pannesmatérielles. Enfin, SICODAF permet la conception de boucles multiples pour des systèmesqui sont constitués de nombreuses entités ou qui requièrent des contrôleurs de types différents.Ces boucles peuvent être combinées en parallèle, coordonnées ou hiérarchiques.SICODAF a été mis en oeuvre à l’aide de l’intergiciel transactionnel LINC, de l’environnementd’abstraction PUTUTU et du langage Heptagon/BZR qui est basé sur des systèmesde transitions. SICODAF a été également évalué à l’aide de trois études de cas. / In the context of pervasive computing and internet of things, systems are heterogeneous,distributed and adaptive (e.g., transport management systems, building automation). Thedesign and the deployment of these systems are made difficult by their heterogeneous anddistributed nature but also by the risk of conflicting adaptation decisions and inconsistenciesat runtime. Inconsistencies are caused by hardware failures or communication errors. Theyoccur when actions corresponding to the adaptation decisions are assumed to be performedbut are not done.This thesis proposes a middleware support, called SICODAF, for the design and thedeployment of reliable adaptive systems. SICODAF combines a behavioral reliability (absenceof conflicting decisions) by means of transitions systems and an execution reliability(absence of inconsistencies) through a transactional middleware. SICODAF is based on autonomiccomputing. It allows to design and deploy an adaptive system in the form of anautonomic loop which consists of an abstraction layer, a transactional execution mechanismand a controller. SICODAF supports three types of controllers (based on rules, on continuousor discrete control theory). SICODAF also allows for loop reconfiguration, to dealwith changing objectives in the considered system, and the integration of a hardware failuredetection system. Finally, SICODAF allows for the design of multiple loops for systems thatconsist of a high number of entities or that require controllers of different types. These loopscan be combined in parallel, coordinated or hierarchical.SICODAF was implemented using the transactional middleware LINC, the abstractionenvironment PUTUTU and the language Heptagon/BZR that is based on transitionssystems. SICODAF was also evaluated using three case studies.

Les systèmes temps-réels sont des systèmes qui sont soumis à "des contraintes de temps", comme par exemple le délais de réponse d'un système à un événement physique. Souvent les temps de réponse sont de l'ordre du milliseconde et parfois même du microseconde. Construire des systèmes temps-réels nécessite l'utilisation de méthodologies de conception et de mise en œuvre qui garantissent la propriété de respect des contraintes de temps, par exemple un système doit réagir dans les limites définies par l'utilisateur tels que les délais et la périodicité. Un délai non respecté dans systèmes temps-réel critique est catastrophique, comme par exemple dans les systèmes automobiles. Si un airbag se déclanche tard dans un accident de voiture, même quelques millisecondes trop tard peuvent conduire à des répercussions graves. Dans les systèmes temps-réels non critiques, une perte significative de performance et de QoS peuvent se produire, comme par exemple dans les réseaux de systèmes multimédia. Contribution: Nous fournissons une méthode de conception rigoureuse des systèmes temps-réel. L'implèmentation est générée à partir d'une application logicielle temps-réel et une plate-forme cible, en utilisant les deux modèles suivants: * Un modèle abstrait représentant le comportement de l'application logicielle en temps réel sous forme d' un automate temporisé. Celui-ci décrit des contraintes temporelles définies par l'utilisateur qui sont indépendantes de la plateforme. Ses transitions sont intemporelles et correspondent à l'exécution des différentes instructions de l'application. * Un modèle physique représentant le comportement du logiciel en temps réel s'exécutant sur une plate-forme donnée. Il est obtenu par l'attribution des temps d'exécution aux transitions du modèle abstrait. Une condition nécessaire pour garantir l'implémentabilité dy système est la "time-safety", c'est à dire, toute séquence d'exécution du modèle physique est également une séquence d'exécution du modèle abstrait. "Time-safety" signifie que la plate-forme est assez rapide pour répondre aux exigences de synchronisation de l'application. Comme les temps d'exécution des actions ne sont pas connus avec exactitude, "time-safety" est vérifiée pour les temps d'exécution pire cas es actions en faisant l' hypothèse de la robustesse. La robustesse signifie que la "time-safety" est préservée lorsqu'on augmente la vitesse de la plate-forme d'exécution. Pour des logiciels et plate-forme d'exécution correspondant à un modèle robuste, nous définissons un moteur d'exécution qui coordonne l'exécution du logiciel d'application afin de répondre à ses contraintes temporelles. En outre, en cas de non-robustesse, le moteur d'exécution permet de détecter les violations de contraintes temporelles en arrêtant l'exécution. Nous avons mis en place le moteur d'exécution pour les programmes BIP. Nous avons validé la méthode pour la conception et la mise en œuvre du robot Dala. Nous montrons les avantages obtenus en termes d'utilisation du processeur et l'amélioration de la latence de la réaction. / Context: Real-time systems are systems that are subject to "real-time constraints"— e.g. operational deadlines from event to system response. Often real-time response times are understood to be in the order of milliseconds and sometimes microseconds. Building real-time systems requires the use of design and implementation methodologies that ensure the property of meeting timing constraints e.g. a system has to react within user-defined bounds such as deadlines and periodicity. A missed deadline in hard real-time systems is catastrophic, like for example in automotive systems, for example if an airbag is fined too late in a car accident, even one ms too late leads to serious repercussions. In soft real-time systems it can lead to a significant loss of performance and QoS like for example in networked multimedia systems. Contribution: We provide a rigorous design and implementation method for the implementation of real-time systems. The implementation is generated from a given real-time application software and a target platform by using two models: * An abstract model representing the behavior of real-time software as a timed automaton. The latter describes user-defined platform-independent timing constraints. Its transitions are timeless and correspond to the execution of statements of the real-time software. * A physical model representing the behavior of the real-time software running on a given platform. It is obtained by assigning execution times to the transitions of the abstract model. A necessary condition for implementability is time-safety, that is, any (timed) execution sequence of the physical model is also an execution sequence of the abstract model. Time-safety means that the platform is fast enough to meet the timing requirements. As execution times of actions are not known exactly, time-safety is checked for worst-case execution times of actions by making an assumption of time-robustness: time-safety is preserved when speed of the execution platform increases. For given real-time software and execution platform corresponding to a time-robust model, we define an execution Engine that coordinates the execution of the application software so as to meet its timing constraints. Furthermore, in case of non-robustness, the execution Engine can detect violations of time-safety and stop execution. We have implemented the execution Engine for BIP programs with real-time constraints. We have validated the method for the design and implementation of the Dala rover robot. We show the benefits obtained in terms of CPU utilization and amelioration in the latency of reaction.

La modélisation de l’expérience de jeu présente un intérêt considérable pour la conception de jeux vidéo adaptatifs. Les jeux vidéo adaptatifs utilisent l’information émotionnelle contenue dans les signaux physiologiques et les indices comportementaux pour personnaliser l’expérience de jeu vidéo, et ce dans le but de générer une expérience optimale de jeu. Afin de modéliser l’expérience de jeu, le présent projet de recherche s’est penché sur la détection du plaisir d’un joueur à partir de signaux physiologiques (électrocardiogramme, activité électrodermale, activité respiratoire et électromyogramme) et d’indices comportementaux (expressions faciales, mouvements de la tête et entrées d’un contrôleur Xbox). Dans ce travail, des modèles supervisés(SVM, Forêt d’arbres décisionnels et kNN) ont été entrainés sur un jeu de données construit à partir de la base de données FUNii, qui contient les données physio-comportementales de 219 joueurs réparties sur 362 séances de jeu de la franchise Assassin’s Creed. Une méthode pour la création de classes de plaisir à partir du facteur-fun, un outil d’annotation continue du plaisir, à également été proposée. Le meilleur modèle entrainé a permis de distinguer trois classes de plaisir avec un taux de classement de 53, 5% sur un jeu de test, une amélioration de 12,5% par rapport au meilleur résultat obtenu dans des travaux antérieurs. / Modeling the gaming experience is of considerable interest for designing adaptive video games. Adaptive video games use the emotional information contained in physiological signals and behavioral cues to personalize the video game experience,in order to generate an optimal gaming experience. With the purpose of modeling the gaming experience, this research project has focused on the detection of a player’s fun using physiological signals (electrocardiogram, electrodermal activity, respiratory activity and electromyogram) and behavioral cues (facial expressions,head movements and facial expressions and inputs from an Xbox controller). In this work, supervised machine learning models (SVM, Random Forest and kNN) were trained on a dataset built from the FUNii database, which contains the physiobehavioral data of 219 players spread over 362 game sessions of the Assassin’s Creed franchise. A method for creating fun classes from the fun factor, a tool for continuous annotation of fun, has also been proposed. The best model trained allowed to distinguish three classes of pleasure with an accuracy of 53, 5% on a test dataset, an improvement of 12, 5% compared to the best result obtained in previous works.

Dans cette thèse, nous étudions la rétroaction de systèmes linéaires invariants dans le temps reliés entre eux par trois blocs non linéaires spécifiques : un opérateur de lecture/arrêt, un mécanisme de réinitialisation de commutation et une zone morte adaptative. Cette configuration ressemble au problème de Lure étudié dans le cadre de stabilité absolue, mais les types de non-linéarités considérés ici ne satisfont pas (en général) une condition sectorielle. Ces blocs non linéaires donnent lieu à toute une série de phénomènes intéressants, tels que des ensembles compacts d’équilibres, des ensembles hybrides oméga-limites et des contraintes d’état. Tout au long de la thèse, nous utilisons le formalisme des systèmes hybrides pour décrire ces phénomènes et analyser ces boucles. Nous obtenons des conditions de stabilité très précises qui peuvent être formulées sous forme d’inégalités matricielles linéaires, donc vérifiables avec des solveurs numériques efficaces. Enfin, nous appliquons les résultats théoriques à deux applications automobiles. / In this thesis we study linear time-invariant systems feedback interconnected with three specific nonlinear blocks; a play/stop operator, a switching-reset mechanism, and an adaptive dead-zone. This setup resembles the Lure problem studied in the absolute stability framework, but the types of nonlinearities considered here do not satisfy (in general) a sector condition. These nonlinear blocks give rise to a whole range of interesting phenomena, such as compact sets of equilibria, hybrid omega-limit sets, and state constraints. Throughout the thesis, we use the hybrid systems formalism to describe these phenomena and to analyze these loops. We obtain sharp stability conditions that can be formulated as linear matrix inequalities, thus verifiable with numerically efficient solvers. Finally, we apply the theoretical findings to two automotive applications.

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A presente investigação foi realizada à luz dos Sistemas Adaptativos Complexos (SAC) (LARSEN-FREEMAN, 1997; DE BOT ET AL., 2007; LARSENFREEMAN E CAMERON, 2008; ELLIS E LARSEN-FREEMAN, 2009). Genebra (Suíça) foi o locus da pesquisa e, para proceder à análise, 9 brasileiras (24-37 anos) compuseram o grupo experimental. Todas residem na cidade, são falantes do PB como única L1 e estão matriculadas em curso de francês LA/L2/LE. A pesquisa contou igualmente com um grupo-controle, composto por 2 genebrinas nativas falantes do francês como única L1 (22-57 anos). Usando pressupostos da Fonologia Gestual (BROWMAN e GOLDSTEIN, 1988, 1989, 1992; ALBANO, 1990, 2001), foram analisados acusticamente via freeware Praat os dados coletados a partir da leitura de frases-veículo realizada pelas informantes dos 2 grupos. Buscou-se averiguar o papel das seguintes variáveis linguísticas e “extralinguísticas” na produção protética do grupo experimental: contextos precedente e seguinte à sibilante, frequência de ocorrência, ordem de leitura, nível de proficiência e tempo de residência em Genebra. Os resultados mostram que 34.8% das leituras (451 de 1296 frases lidas) apresentam prótese cuja qualidade das vogais produzidas aponta formas híbridas: média-alta anterior, observado no PB, porém com arredondamento bilabial parcial, recorrente no francês. Os dados apresentam relevância estatística de p<0.001 nos quesitos contexto precedente, frequência de uso, tempo de residência, nível de proficiência, hábito linguístico diário; e p=0.047 na ordem de leitura. Os resultados apontam que 5 variáveis têm relevância na produtividade do fenômeno protético: (i) estudantes nível B1 segundo o Quadro Europeu, (ii) informantes com até 12 meses de residência em Genebra, (iii) palavras-alvo de média frequência de ocorrência, (iv) contexto precedente vozeado e (v) a 1a produção da leitura tríplice. Os resultados sugerem que o repertório fonológico das informantes parece não refletir fielmente a L1. Reitera-se, portanto, que fatores linguísticos e “extralinguísticos” atuam dinamicamente no desenvolvimento de LA/L2/LE, corroborando a imprevisibilidade e a não linearidade da linguagem postuladas pelo paradigma da complexidade. / This study investigated how the prosthetic phenomenon acts in French as a non native language, i. e. an additional language (AL/L2/FL) by Brazilian Portuguese speakers (BP) as the only mother tongue language (L1). The vowel prosthesis, observed in the historical course of several languages, among them Portuguese, is characterized by the insertion of a non-etymological vowel at the beginning of a word (DUBOIS et al., 2002; VIARO, 2004). Studies of English AL/L2/FL point out that BP-L1 speakers perform prosthesis when they encounter the sibilant with a consonant word-initial sequence (#sC), uncommon in BP. The present work is proceeded in the light of the Complex Adaptive Systems (CAS) (LARSENFREEMAN, 1997; DE BOT et al., 2007; LARSEN-FREEMAN and CAMERON, 2008; ELLIS and LARSEN-FREEMAN, 2009). Geneva (Switzerland) was the locus of this research and, to carry out this analysis, 9 Brazilian women (aged 24-37) composed the experimental group. They are resident in the city, BP speakers as the only L1 and enrolled in a French LA/L2/LE course. The research counted on a control group as well, composed of 2 Geneva female citizens French only speakers as L1 (aged 22-57). Using assumptions of Gestural Phonology (BROWMAN and GOLDSTEIN, 1988, 1989, 1992; ALBANO, 1990, 2001), the collected data of the reading of carrier sentences done by the 2 group of participants was acoustically analyzed via Praat freeware. The role of the following linguistic and "extralinguistic" variables in the prosthetic production of the experimental group was investigated: preceding and following context of the sibilant, frequency of occurrence, reading order, lexical proficiency and length of residence in Geneva. The results show that 34.8% of the readings (451 over 1296 read sentences) has a prosthesis whose its quality shows hybrid forms: an anterior medium-high vowel, as observed in PB, but with some partial bilabial rounding, recurrent in French. The data presents a statistical significance of p<0.001 in the previous context, frequency of use, length of residence, level of proficiency, daily linguistic habit; and p=0.047 in the reading order variable. The results indicate that 5 variables have relevance in the productivity of prosthetic phenomena: (i) level B1 of European Framework of Languages students, (ii) informants with up to 12 months of residence in Geneva, (iii) medium-frequency target words, (iv) voiced precedent context and (v) the 1st production of the triple reading. The findings suggest that the informants' phonological repertory does not seem to accurately reflect L1. It is therefore reiterated that linguistic and "extralinguistic" agents act dynamically in the development of AL/L2/FL, corroborating the unpredictability and non-linearity of language postulated by the paradigm of complexity. / Cette étude a investigué comment le phénomène prothétique se produit en français langue non maternelle, i. e. additionnelle (LA/L2/LE) par des locuteurs natifs de portugais brésilien (PB) comme la seule langue maternelle (L1). Le phénomène prothétique, observé au cours historique de plusieurs langues dont le portugais, il se caractérise par l'insertion d’une voyelle non-étymologique au début de mot (DUBOIS et al., 2002; VIARO, 2004). Des recherches d’anglais LA/L2/LE montrent que des individus PB-L1 produisent la prothèse face à la séquence de sifflante avec consonne au début de mot (#sC), inhabituel en PB. Cette étude a été réalisée à la lumière des Systèmes Adaptatifs Complexes (SAC) (LARSENFREEMAN, 1997; DE BOT et al., 2007 ; LARSEN-FREEMAN et CAMERON, 2008; ELLIS et LARSEN-FREEMAN, 2009). Genève (Suisse) est le locus de la recherche et, pour procéder à l’analyse, 9 Brésiliennes (24-37 ans) ont composé le groupe expérimental. Étant toutes résidentes dans ladite ville, elles ont le PB comme seule L1 et sont inscrites à des cours de français LA/L2/LE. La présente recherche a également compté sur un groupe contrôle, composé de 2 Genevoises parlant le français comme unique L1 (22-57 ans). Se servant des préceptes théoriques de la Phonologie Gestuelle (BROWMAN et GOLDSTEIN, 1988, 1989, 1992 ; ALBANO, 1990, 2001), les données collectées à partir de la lecture de phrases-cadre par les participantes des 2 groupes ont été analysées par le freeware Praat. On a contrôlé le rôle des facteurs qui favorisaient la réalisation de la prothèse vocalique par le groupe expérimental sur le plan linguistique et « extralinguistique » comme suit : les contextes précédant et suivant à la sifflante, la fréquence d'occurrence, l’ordre de lecture, le niveau de français et le temps de résidence à Genève. Les résultats présentent que 34,8% des lectures (451 sur 1296 phrases-cible lues) disposent d’une voyelle prothétique, dont sa qualité est caractérisée par des formes hybrides : voyelle antérieure moyenne-haute, observée en PB, mais avec quelque arrondissement bilabiale, présent en français. Les données démontrent signification statistique de p<0.001 en ce qui concerne le contexte précédent, la fréquence d'utilisation, le temps de résidence, le niveau de français LA, la/les langue(s) utilisée(s) au quotidien; et p=0.047 pour l'ordre de lecture. Les résultats constatent que 5 variables semblent favoriser la productivité du phénomène prothétique: (i) les apprenantes niveau B1 selon le Cadre Européen, (ii) les participantes résidant à Genève depuis 12 mois ou moins, (iii) les mots-cible de moyenne fréquence d'usage en français, (iv) le contexte précédent voisé et (v) la 1ère production de la triple lecture. Cette recherche conclut que le répertoire phonologique des participantes semble ne plus correspondre exactement au PB-L1. Cette étude renforce le fait que les facteurs linguistiques et «extralinguistiques» agissent dynamiquement dans le processus de développement en LA/L2/LE, constatant, ainsi, l'imprévisibilité et la nonlinéarité propres au langage d’après le paradigme de la complexité.

Le cloud computing a été considéré comme une option pour exécuter des applications de calcul haute performance. Bien que les plateformes traditionnelles de calcul haute performance telles que les grilles et les supercalculateurs offrent un environnement stable du point de vue des défaillances, des performances, et de la taille des ressources, le cloud computing offre des ressources à la demande, généralement avec des performances imprévisibles mais à des coûts financiers abordables. Pour surmonter les limites d’un cloud individuel, plusieurs clouds peuvent être combinés pour former une fédération de clouds, souvent avec des coûts supplémentaires légers pour les utilisateurs. Une fédération de clouds peut aider autant les fournisseurs que les utilisateurs à atteindre leurs objectifs tels la réduction du temps d’exécution, la minimisation des coûts, l’augmentation de la disponibilité, la réduction de la consommation d’énergie, pour ne citer que ceux-Là. Ainsi, la fédération de clouds peut être une solution élégante pour éviter le sur-Approvisionnement, réduisant ainsi les coûts d’exploitation en situation de charge moyenne, et en supprimant des ressources qui, autrement, resteraient inutilisées et gaspilleraient ainsi de énergie. Cependant, la fédération de clouds élargit la gamme des ressources disponibles. En conséquence, pour les utilisateurs, des compétences en cloud computing ou en administration système sont nécessaires, ainsi qu’un temps d’apprentissage considérable pour maîtrises les options disponibles. Dans ce contexte, certaines questions se posent: (a) Quelle ressource du cloud est appropriée pour une application donnée? (b) Comment les utilisateurs peuvent-Ils exécuter leurs applications HPC avec un rendement acceptable et des coûts financiers abordables, sans avoir à reconfigurer les applications pour répondre aux normes et contraintes du cloud ? (c) Comment les non-Spécialistes du cloud peuvent-Ils maximiser l’usage des caractéristiques du cloud, sans être liés au fournisseur du cloud ? et (d) Comment les fournisseurs de cloud peuvent-Ils exploiter la fédération pour réduire la consommation électrique, tout en étant en mesure de fournir un service garantissant les normes de qualité préétablies ? À partir de ces questions, la présente thèse propose une solution de consolidation d’applications pour la fédération de clouds qui garantit le respect des normes de qualité de service. On utilise un système multi-Agents pour négocier la migration des machines virtuelles entre les clouds. En nous basant sur la fédération de clouds, nous avons développé et évalué une approche pour exécuter une énorme application de bioinformatique à coût zéro. En outre, nous avons pu réduire le temps d’exécution de 22,55% par rapport à la meilleure exécution dans un cloud individuel. Cette thèse présente aussi une architecture de cloud baptisée « Excalibur » qui permet l’adaptation automatique des applications standards pour le cloud. Dans l’exécution d’une chaîne de traitements de la génomique, Excalibur a pu parfaitement mettre à l’échelle les applications sur jusqu’à 11 machines virtuelles, ce qui a réduit le temps d’exécution de 63% et le coût de 84% par rapport à la configuration de l’utilisateur. Enfin, cette thèse présente un processus d’ingénierie des lignes de produits (PLE) pour gérer la variabilité de l’infrastructure à la demande du cloud, et une architecture multi-Cloud autonome qui utilise ce processus pour configurer et faire face aux défaillances de manière indépendante. Le processus PLE utilise le modèle étendu de fonction avec des attributs pour décrire les ressources et les sélectionner en fonction des objectifs de l’utilisateur. Les expériences réalisées avec deux fournisseurs de cloud différents montrent qu’en utilisant le modèle proposé, les utilisateurs peuvent exécuter leurs applications dans un environnement de clouds fédérés, sans avoir besoin de connaître les variabilités et contraintes du cloud. / Cloud computing has been seen as an option to execute high performance computing (HPC) applications. While traditional HPC platforms such as grid and supercomputers offer a stable environment in terms of failures, performance, and number of resources, cloud computing offers on-Demand resources generally with unpredictable performance at low financial cost. Furthermore, in cloud environment, failures are part of its normal operation. To overcome the limits of a single cloud, clouds can be combined, forming a cloud federation often with minimal additional costs for the users. A cloud federation can help both cloud providers and cloud users to achieve their goals such as to reduce the execution time, to achieve minimum cost, to increase availability, to reduce power consumption, among others. Hence, cloud federation can be an elegant solution to avoid over provisioning, thus reducing the operational costs in an average load situation, and removing resources that would otherwise remain idle and wasting power consumption, for instance. However, cloud federation increases the range of resources available for the users. As a result, cloud or system administration skills may be demanded from the users, as well as a considerable time to learn about the available options. In this context, some questions arise such as: (a) which cloud resource is appropriate for a given application? (b) how can the users execute their HPC applications with acceptable performance and financial costs, without needing to re-Engineer the applications to fit clouds' constraints? (c) how can non-Cloud specialists maximize the features of the clouds, without being tied to a cloud provider? and (d) how can the cloud providers use the federation to reduce power consumption of the clouds, while still being able to give service-Level agreement (SLA) guarantees to the users? Motivated by these questions, this thesis presents a SLA-Aware application consolidation solution for cloud federation. Using a multi-Agent system (MAS) to negotiate virtual machine (VM) migrations between the clouds, simulation results show that our approach could reduce up to 46% of the power consumption, while trying to meet performance requirements. Using the federation, we developed and evaluated an approach to execute a huge bioinformatics application at zero-Cost. Moreover, we could decrease the execution time in 22.55% over the best single cloud execution. In addition, this thesis presents a cloud architecture called Excalibur to auto-Scale cloud-Unaware application. Executing a genomics workflow, Excalibur could seamlessly scale the applications up to 11 virtual machines, reducing the execution time by 63% and the cost by 84% when compared to a user's configuration. Finally, this thesis presents a product line engineering (PLE) process to handle the variabilities of infrastructure-As-A-Service (IaaS) clouds, and an autonomic multi-Cloud architecture that uses this process to configure and to deal with failures autonomously. The PLE process uses extended feature model (EFM) with attributes to describe the resources and to select them based on users' objectives. Experiments realized with two different cloud providers show that using the proposed model, the users could execute their application in a cloud federation environment, without needing to know the variabilities and constraints of the clouds.

L'objectif de nos travaux est de développer un cadre méthodique afin de modéliser les préférences, les changements de comportement des individus ainsi que leurs impacts sur l'état d'un système complexe dans un contexte dynamique. L'utilisateur doit simuler les conséquences des politiques de transports et d'urbanisme sur l'offre et demande de stationnement, étape essentielle. Modéliser les préférences hétérogènes des usagers, intégrer des connaissances, selon des logiques comportementales différentes, ont justifié l'approche multi agents. Afin d'avoir des représentations adaptatives et évolutives des comportements des agents individus, les processus décisionnels et d'apprentissage sont modélisés au moyen d'un panier d'outils issus de l'optimisation des procédés industriels, des techniques Data Mining, de marketing. L'emploi personnalisé du simulateur avec l'interactivité utilisateursimulateur a motivé l'adaptation de ce cadre méthodique à la simulation des systèmes complexes sociétaux.