Ces travaux portent sur l'étude des jeux concurrents et temporisés. Ces deux types de jeux sont des modèles très utilisés en synthèse de contrôleur. Dans des situations où plusieurs agents interagissent, les notions de stratégies gagnantes utilisés jusqu'ici ne suffisent plus et il est nécessaires de s'inspirer de notions issus de la théorie des jeux. Le principal concept étudié dans ce domaine est celui d'équilibre de Nash. Nous proposons une transformation qui permet de calculer les équilibres dans les jeux concurrents en se ramenant à un calcul de stratégies gagnantes. Beaucoup de travaux ont déjà porté sur les calculs des stratégies gagnantes, et nous pouvons tirer parti des algorithmes à notre disposition. Pour le calcul des équilibres dans les jeux temporisés, nous montrons qu'il est possible de se ramener au cas des jeux concurrents. Nous proposons des algorithmes pour le calcul des équilibres, d'abord avec des objectifs classiques, puis nous proposons un cadre plus général qui permet de décrire des préférences plus quantitatives. Nous étudions également la complexité théorique des problèmes de décisions associés. Enfin, nous présentons un outil implémentant l'un des algorithmes que nous avons développé. / This work focuses on the study of concurrent and timed games. These two classes of games have been useful models in controller synthesis. In situations where several agents interact, the notion of winning strategies used so far is not adapted and it is necessary to adopt concepts from game theory. The main concept considered in this area is that of Nash equilibrium. For concurrent games, we propose a transformation which draw a parallel between equilibria and winning strategies. Many works have focused on the computation of winning strategies and we can take advantage of the available algorithms. To compute equilibria in timed games we show that it is possible to reduce them to concurrent games. We propose algorithms for the computation of equilibria, first with classical objectives. Then, we propose a more general framework, in which more quantitative preferences can be described. We also study the theoretical complexity of the associated decision problems. Finally, we present a tool that implements one of the algorithms that we developed.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Le système de vérification propose permet de réduire et de comparer des systèmes de transitions étiquetées en tenant compte d'une relation d'équivalence. Les relations d'équivalence considérées sont la congruence forte, l'équivalence et la congruence observationnelles et la congruence par modèle d'acceptation. Les bases théoriques d'Aldebaran sont présentées ainsi que des algorithmes efficaces pour la comparaison et les réductions de systèmes de transition étiquetées et une réalisation en langage C

L'utilisation et la gestion des composants sont au coeur des nouvelles architectures logicielles. Les composants représentent les briques de bases des logiciels. Les efforts de recherche actuels se concentrent sur l'élaboration de modèles à base de composants qui intègrent des propriétés importantes comme, par exemple, la description et l'intégration des composants avec des comportements explicites (protocoles d'interaction). Ce sont ces descriptions plus complètes que les interfaces classiques (les points d'entrée et de sortie), qui ouvrent la voie vers la correction des assemblages. Comme aboutissement des travaux de cette thèse, nous proposons un modèle de composants qui utilise des Systèmes de Transitions Symboliques (STSs) pour décrire les comportements des composants. Les composants de notre modèle sont des boîtes noires communicant exclusivement par l'intermédiaire de leurs interfaces étendues avec des protocoles d'interaction. Le modèle spécifie aussi les règles de compatibilité, les algorithmes de vérification des assemblages des composants et de la substitution et un langage de description des composants. Nous proposons une implémentation dans le langage Java en suivant une approche générative ou le code Java est généré à partir des descriptions des composants de haut niveau. Le code est donc garanti a être conforme à la spécification.

Cette thèse propose une approche d'aide à la conception et au développement de modèles formels B. Cette approche se base sur la construction d'un système de transitions symboliques décrivant les comportements du modèle. Cette seconde vue est complémentaire avec la description orientée données du modèle B et peut être utilisée pour le décrire, le documenter ou le valider. Le système de transitions est élaboré à partir d'un espace d'états fourni par l'utilisateur et les transitions sont construites par résolution d'obligations de preuve. Nous proposons également de prendre en compte le processus de raffinement B en introduisant la notion de hiérarchie dans les systèmes de transitions. Cette représentation permet de mettre en évidence le lien entre les données des différents niveaux de raffinement. De plus, la méthode que nous proposons se base sur la décomposition des états d'une représentation du modèle abstrait, permettant ainsi de conserver la structure générale du système. Enfin, nous terminons ce manuscrit en décrivant l'outil GénéSyst qui implante cette méthode, ainsi que son utilisation dans le cadre du projet GECCOO, pour la vérification de propriétés de sécurité.

L’analyse syntaxique consiste à prédire la représentation syntaxique de phrases en langue naturelle sous la forme d’arbres syntaxiques. Cette tâche pose des problèmes particuliers pour les langues non-configurationnelles ou qui ont une morphologie flexionnelle plus riche que celle de l’anglais. En particulier, ces langues manifestent une dispersion lexicale problématique, des variations d’ordre des mots plus fréquentes et nécessitent de prendre en compte la structure interne des mots-formes pour permettre une analyse syntaxique de qualité satisfaisante. Dans cette thèse, nous nous plaçons dans le cadre de l’analyse syntaxique robuste en constituants par transitions. Dans un premier temps, nous étudions comment intégrer l’analyse morphologique à l’analyse syntaxique, à l’aide d’une architecture de réseaux de neurones basée sur l’apprentissage multitâches. Dans un second temps, nous proposons un système de transitions qui permet de prédire des structures générées par des grammaires légèrement sensibles au contexte telles que les LCFRS. Enfin, nous étudions la question de la lexicalisation de l’analyse syntaxique. Les analyseurs syntaxiques en constituants lexicalisés font l’hypothèse que les constituants s’organisent autour d’une tête lexicale et que la modélisation des relations bilexicales est cruciale pour désambiguïser. Nous proposons un système de transition non lexicalisé pour l’analyse en constituants discontinus et un modèle de scorage basé sur les frontières de constituants et montrons que ce système, plus simple que des systèmes lexicalisés, obtient de meilleurs résultats que ces derniers. / Syntactic parsing consists in assigning syntactic trees to sentences in natural language. Syntactic parsing of non-configurational languages, or languages with a rich inflectional morphology, raises specific problems. These languages suffer more from lexical data sparsity and exhibit word order variation phenomena more frequently. For these languages, exploiting information about the internal structure of word forms is crucial for accurate parsing. This dissertation investigates transition-based methods for robust discontinuous constituency parsing. First of all, we propose a multitask learning neural architecture that performs joint parsing and morphological analysis. Then, we introduce a new transition system that is able to predict discontinuous constituency trees, i.e.\ syntactic structures that can be seen as derivations of mildly context-sensitive grammars, such as LCFRS. Finally, we investigate the question of lexicalization in syntactic parsing. Some syntactic parsers are based on the hypothesis that constituent are organized around a lexical head and that modelling bilexical dependencies is essential to solve ambiguities. We introduce an unlexicalized transition system for discontinuous constituency parsing and a scoring model based on constituent boundaries. The resulting parser is simpler than lexicalized parser and achieves better results in both discontinuous and projective constituency parsing.

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.

L'un des aspects fondamentaux des systèmes informatiques modernes, et en particulier des systèmes critiques, est la possibilité d'exécuter plusieurs processus, partageant des ressources communes, de façon simultanée. De par leur nature concurrentielle, le bon fonctionnement de ces systèmes n'est assuré que lorsque leurs comportements ne dépendent pas d'un ordre d'exécution prédéterminé. En raison de cette caractéristique, il est particulièrement difficile de s'assurer qu'un système concurrent ne possède pas de faille. Dans cette thèse, nous étudions la vérification formelle, une approche algorithmique qui vise à automatiser la vérification du bon fonctionnement de systèmes concurrents en procédant par une abstraction vers des modèles mathématiques. Nous considérons deux de ces modèles, les réseaux de Petri et les systèmes d'addition de vecteurs, et les problèmes de vérification qui leur sont associés. Nous montrons que le problème d'accessibilité pour les systèmes d'addition de vecteurs (avec états) à deux compteurs est PSPACE-complet, c'est-à-dire complet pour la classe des problèmes solubles à l'aide d'une quantité polynomiale de mémoire. Nous établissons ainsi la complexité calculatoire précise de ce problème, répondant à une question demeurée ouverte depuis plus de trente ans. Nous proposons une nouvelle approche au problème de couverture pour les réseaux de Petri, basée sur un algorithme arrière guidé par une caractérisation logique de l'accessibilité dans les réseaux de Petri dits continus. Cette approche nous a permis de mettre au point un nouvel algorithme qui s'avère particulièrement efficace en pratique, tel que démontré par notre implémentation logicielle nommée QCover. Nous complétons ces résultats par une étude des systèmes de transitions bien structurés qui constituent une abstraction générale des systèmes d'addition de vecteurs et des réseaux de Petri. Nous considérons le cas des systèmes de transitions bien structurés à branchement infini, une classe qui inclut les réseaux de Petri possédant des arcs pouvant consommer ou produire un nombre arbitraire de jetons. Nous développons des outils mathématiques facilitant l'étude de ces systèmes et nous délimitons les frontières au-delà desquelles la décidabilité des problèmes de terminaison, de finitude, de maintenabilité et de couverture est perdue. / One fundamental aspect of computer systems, and in particular of critical systsems, is the ability to run simultaneously many processes sharing resources. Such concurrent systems only work correctly when their behaviours are independent of any execution ordering. For this reason, it is particularly difficult to ensure the correctness of concurrent systems.In this thesis, we study formal verification, an algorithmic approach to the verification of concurrent systems based on mathematical modeling. We consider two of the most prominent models, Petri nets and vector addition systems, and their usual verification problems considered in the literature.We show that the reachability problem for vector addition systems (with states) restricted to two counters is PSPACE-complete, that is, it is complete for the class of problems solvable with a polynomial amount of memory. Hence, we establish the precise computational complexity of this problem, left open for more than thirty years.We develop a new approach to the coverability problem for Petri nets which is primarily based on applying forward coverability in continuous Petri nets as a pruning criterion inside a backward coverability framework. We demonstrate the effectiveness of our approach by implementing it in a tool named QCover.We complement these results with a study of well-structured transition systems which form a general abstraction of vector addition systems and Petri nets. We consider infinitely branching well-structured transition systems, a class that includes Petri nets with special transitions that may consume or produce arbitrarily many tokens. We develop mathematical tools in order to study these systems and we delineate the decidability frontier for the termination, boundedness, maintainability and coverability problems for these systems.

Réalisé en cotutelle avec l'École normale supérieure de Cachan – Université Paris-Saclay / L'un des aspects fondamentaux des systèmes informatiques modernes, et en particulier des systèmes critiques, est la possibilité d'exécuter plusieurs processus, partageant des ressources communes, de façon simultanée. De par leur nature concurrentielle, le bon fonctionnement de ces systèmes n'est assuré que lorsque leurs comportements ne dépendent pas d'un ordre d'exécution prédéterminé. En raison de cette caractéristique, il est particulièrement difficile de s'assurer qu'un système concurrent ne possède pas de faille. Dans cette thèse, nous étudions la vérification formelle, une approche algorithmique qui vise à automatiser la vérification du bon fonctionnement de systèmes concurrents en procédant par une abstraction vers des modèles mathématiques. Nous considérons deux de ces modèles, les réseaux de Petri et les systèmes d'addition de vecteurs, et les problèmes de vérification qui leur sont associés. Nous montrons que le problème d'accessibilité pour les systèmes d'addition de vecteurs (avec états) à deux compteurs est PSPACE-complet, c'est-à-dire complet pour la classe des problèmes solubles à l'aide d'une quantité polynomiale de mémoire. Nous établissons ainsi la complexité calculatoire précise de ce problème, répondant à une question demeurée ouverte depuis plus de trente ans. Nous proposons une nouvelle approche au problème de couverture pour les réseaux de Petri, basée sur un algorithme arrière guidé par une caractérisation logique de l'accessibilité dans les réseaux de Petri continus. Cette approche nous a permis de mettre au point un nouvel algorithme qui s'avère particulièrement efficace en pratique, tel que démontré par notre implémentation logicielle nommée QCover. Nous complétons ces résultats par une étude des systèmes de transitions bien structurés qui constituent une abstraction générale des systèmes d'addition de vecteurs et des réseaux de Petri. Nous considérons le cas des systèmes de transitions bien structurés à branchement infini, une classe qui inclut les réseaux de Petri possédant des arcs pouvant consommer ou produire un nombre arbitraire de jetons. Nous développons des outils mathématiques facilitant l'étude de ces systèmes et nous délimitons les frontières au-delà desquelles la décidabilité des problèmes de terminaison, de finitude, de maintenabilité et de couverture est perdue. / One fundamental aspect of computer systems, and in particular of critical systems, is the ability to run simultaneously many processes sharing resources. Such concurrent systems only work correctly when their behaviours are independent of any execution ordering. For this reason, it is particularly difficult to ensure the correctness of concurrent systems. In this thesis, we study formal verification, an algorithmic approach to the verification of concurrent systems based on mathematical modeling. We consider two of the most prominent models, Petri nets and vector addition systems, and their usual verification problems considered in the literature. We show that the reachability problem for vector addition systems (with states) restricted to two counters is PSPACE-complete, that is, it is complete for the class of problems solvable with a polynomial amount of memory. Hence, we establish the precise computational complexity of this problem, left open for more than thirty years. We develop a new approach to the coverability problem for Petri nets which is primarily based on applying forward coverability in continuous Petri nets as a pruning criterion inside a backward coverability framework. We demonstrate the effectiveness of our approach by implementing it in a tool named QCover. We complement these results with a study of well-structured transition systems which form a general abstraction of vector addition systems and Petri nets. We consider infinitely branching well-structured transition systems, a class that includes Petri nets with special transitions that may consume or produce arbitrarily many tokens. We develop mathematical tools in order to study these systems and we delineate the decidability frontier for the termination, boundedness, maintainability and coverability problems.

Cette thèse s'intéresse à la modélisation et à l'analyse dessystèmes temps-réel distribués.Un système distribué est constitué de plusieurs composantsqui évoluent de manière partiellement indépendante. Lorsque des actionsexécutables par différentscomposants sont indépendantes, elles sont dites concurrentes.Dans ce cas, elles peuvent être exécutées dans n'importe quel ordre, sanss'influencer, et l'état atteint après ces actions ne dépend pas de leur ordred'exécution.Dans les systèmes temps-réel distribués, les contraintes de temps créent desdépendances complexes entre les composants et les événements qui ont lieu surces composants. Malgré l'omniprésence et l'aspect critique de ces systèmes,beaucoup de leurs propriétés restent encore à étudier.En particulier, la nature distribuée de ces systèmes est souvent laissée de côté.Notre travail s'appuie sur deux formalismesde modélisation: les réseaux de Petri temporels et les réseaux d'automatestemporisés, et est divisé en deux parties.Dans la première partie, nous mettons en évidence les différences entre lessystèmes temporisés centralisés et les systèmes temporisés distribués. Nouscomparons les formalismes principaux et leurs extensions, avec une approcheoriginale qui considère la concurrence.En particulier, nous montrons comment transformer un réseau de Petri temporelen un réseau d'automates temporisés qui a le même comportement distribué.Nous nous intéressons ensuite aux horloges partagées dans lesréseaux d'automates temporisés. Les horloges partagées sont problématiqueslorsque l'on envisage d'implanter ces modèles sur des architecturesdistribuées. Nous montrons comment se passer des horloges partagées, touten préservant le comportement distribué, lorsque cela est possible.Dans la seconde partie, nous nous attachons à formaliser les dépendancesentre les événements dans les représentations en ordre partieldes exécutions des réseaux de Petri (temporels ou non).Les réseaux d'occurrence sont une de ces représentations, et leur structuredonne directement les relations de causalité, conflit et concurrence entreles événements. Cependant, nous montrons que, même dans le cas non temporisé,certaines relations logiques entre les événements nepeuvent pas être directement décrites par ces relations structurelles.Après avoir formalisé les relations logiques en question, nous résolvons leproblème de synthèse suivant: étant donnée une formule logique qui décrit unensemble d'exécutions, construire un réseau d'occurrence associé,quand celui-ci existe.Nous étudions ensuite les relations logiques dans un cadre temporisé simplifié,et montrons que le temps crée des dépendances complexes entre les événements.Ces dépendances peuvent être utilisées pour définir des dépliages canoniques deréseaux de Petri temporels, dans ce cadre simplifié. / This thesis is concerned with the modeling and the analysis of distributedreal-time systems. In distributed systems, components evolve partlyindependently: concurrent actions may be performed in any order, withoutinfluencing each other and the state reached after these actions does notdepends on the order of execution. The time constraints in distributed real-timesystems create complex dependencies between the components and the events thatoccur. So far, distributed real-time systems have not been deeply studied, andin particular the distributed aspect of these systems is often left aside. Thisthesis explores distributed real-time systems. Our work on distributed real-timesystems is based on two formalisms: time Petri nets and networks of timedautomata, and is divided into two parts.In the first part, we highlight the differences between centralized anddistributed timed systems. We compare the main formalisms and their extensions,with a novel approach that focuses on the preservation of concurrency. Inparticular, we show how to translate a time Petri net into a network of timedautomata with the same distributed behavior. We then study a concurrency relatedproblem: shared clocks in networks of timed automata can be problematic when oneconsiders the implementation of a model on a multi-core architecture. We showhow to avoid shared clocks while preserving the distributed behavior, when thisis possible.In the second part, we focus on formalizing the dependencies between events inpartial order representations of the executions of Petri nets and time Petrinets. Occurrence nets is one of these partial order representations, and theirstructure directly provides the causality, conflict and concurrency relationsbetween events. However, we show that, even in the untimed case, some logicaldependencies between event occurrences are not directly described by thesestructural relations. After having formalized these logical dependencies, wesolve the following synthesis problem: from a formula that describes a set ofruns, we build an associated occurrence net. Then we study the logicalrelations in a simplified timed setting and show that time creates complexdependencies between event occurrences. These dependencies can be used to definea canonical unfolding, for this particular timed setting.