Les travaux de cette thèse ont pour cadre la vérification formelle, et plus spécifiquement le projet ANR Blanc CLIMT (Categorical and Logical Methods in Model Transformation) dédié aux grammaires de graphes. Ce projet, qui a démarré en février 2012 pour une durée de 48 mois, a donné lieu à la définition du langage Small-tALC, bâti sur la logique de description ALCQI. Ce langage prend la forme d’un DSL (Domain Specific Language) impératif à base de règles, chacune dérivant structurellement un graphe. Le langage s’accompagne d’un composant de preuve basé sur la logique de Hoare chargé d’automatiser le processus de vérification d’une règle. Cependant, force est de constater que tous les praticiens ne sont pas nécessairement familiers avec les méthodes formelles du génie logiciel et que les transformations sont complexes à écrire. En particulier, ne disposant que du seul prouveur, il s’agit pour le développeur Small-tALC d’écrire un triplet de Hoare {P} S {Q} et d’attendre le verdict de sa correction sous la forme d’un graphe contre-exemple en cas d’échec. Ce contre-exemple est parfois difficile à décrypter, et ne permet pas de localiser aisément l’erreur au sein du triplet. De plus, le prouveur ne valide qu’une seule règle à la fois, sans considérer l’ensemble des règles de transformation et leur ordonnancement d’exécution. Ce constat nous a conduits à proposer un environnement d’assistance au développeur Small-tALC. Cette assistance vise à l’aider à rédiger ses triplets et à prouver ses transformations, en lui offrant plus de rétroaction que le prouveur. Pour ce faire, les instructions du langage ont été revisitées selon l’angle ABox et TBox de la logique ALCQI. Ainsi, conformément aux logiques de description, la mise à jour du graphe par la règle s’assimile à la mise à jour ABox des individus (les nœuds) et de leurs relations (les arcs) d’un domaine terminologique TBox (le type des nœuds et les étiquettes des arcs) susceptible d’évoluer. Les contributions de cette thèse concernent : (1) un extracteur de préconditions ABox à partir d’un code de transformation S et de sa postcondition Q pour l’écriture d’une règle {P} S {Q} correcte par construction, (2) un raisonneur TBox capable d’inférer des propriétés sur des ensembles de nœuds transformés par un enchaînement de règles {Pi} Si {Qi}, et (3) d’autres diagnostics ABox et TBox sous la forme de tests afin d’identifier et de localiser des problèmes dans les programmes. L’analyse statique du code de transformation d’une règle, combinée à un calcul d’alias des variables désignant les nœuds du graphe, permet d’extraire un ensemble de préconditions ABox validant la règle. Les inférences TBox pour un enchaînement de règles résultent d’une analyse statique par interprétation abstraite des règles ABox afin de vérifier formellement des états du graphe avant et après les appels des règles. A ces deux outils formels s’ajoutent des analyseurs dynamiques produisant une batterie de tests pour une règle ABox, ou un diagnostic TBox pour une séquence de règles / The overall context of this thesis is formal verification, and more specifically the ANR Blanc CLIMT project (Categorical and Logical Methods in Model Transformation) dedicated to graph grammars. This project, which started in February 2012 for 48 months, gave rise to the development of the Small- tALC language, a graph transformation language based on the ALCQI description logic. This language takes the form of an imperative DSL (Domain Specific Language) based on rules; from each rule structurally derives a graph. It goes with a proof component based on Hoare's logic designed to automate the process of rule verification. However, it must be assumed that not all developers are familiar with formal methods of software engineering, and that graph transformations are complex to write. In particular, using exclusively the prover, the Small- tALC developer must write a Hoare triple {P} S {Q} and wait for the feedback in the form of a counterexample graph in case of failure. This counter-example is sometimes difficult to interpret, and so it does not allow to easily locate the error within the triple. Moreover, the prover validates only one rule at once, without considering all the transformation rules and their execution order. This fact led us to propose an assistance framework for Small- tALC to help developers write their triples and prove their transformations, providing them more feedback than the prover does. To this purpose, the Small- tALC instructions have been reviewed according to the ABox and TBox aspects of the ALCQI logic. Thus, in accordance with description logics, updating the graph by the rule corresponds to the ABox updating of individuals (nodes) and their relationships (edges) of a TBox terminology domain (nodes concepts and edges labels) that is also expected to evolve. The contributions of this thesis concern: (1) an ABox precondition extractor from a transformation code S and its post-condition Q in order to produce a correct by construction rule {P} S {Q}, (2) a TBox reasoner to infer properties on sets of nodes transformed by a rule sequence {Pi} Si {Qi}, and (3) other ABox and TBox diagnostics based on tests to identify and locate errors in programs. The static analysis of the code of a transformation rule, combined with an alias calculus of the variables that can not designate the same nodes of the graph, allows to extract a set of ABox preconditions validating the rule. TBox inferences related to a sequence of rules result from a static analysis by abstract interpretation of the ABox rules. These inferences formally check graph states before and after rule calls. Beside these two formal tools, the framework features dynamic analyzers that produce test cases for an ABox rule, or a TBox diagnosis for a sequence of rules

La modélisation géométrique est utilisée dans de nombreux domaines pour la construction d’objets 3D, l’animation ou les simulations. Chaque domaine est soumis à ses propres contraintes et nécessiterait un outil dédié. En pratique, un même outil est utilisé pour plusieurs domaines, en factorisant les caractéristiques communes. Ces modeleurs fournissent un ensemble d'opérations types, que l'utilisateur compose pour construire ses objets. Pour des opérations plus spécifiques, les outils actuels offrent des API.La plate-forme Jerboa propose un outil de génération d'opérations géométriques personnalisées. Elles sont définies graphiquement par des règles de transformations de graphes. Des vérifications automatiques de préservation de la cohérence des objets sont faites lors de l’édition qui peuvent être enrichies par des propriétés métiers. Notre contribution a consisté à étendre le langage par des scripts, pour composer les règles et réaliser des opérations complexes. Nous avons étendu les vérifications automatiques, en particulier pour assurer la cohérence géométrique. Enfin, nous avons modifié le processus d'application des opérations pour augmenter les possibilités de contrôle.Pour valider cette approche, nous avons développé un modeleur dédié à la géologie, pour la représentation du sous-sol, en collaboration avec l'entreprise Géosiris. Nous avons défini un flux d'activité avec Géosiris en suivant des contraintes spécifiques à la géologie. Grâce à la rapidité de développement des opérations dans Jerboa, nous avons pu prototyper et tester rapidement plusieurs algorithmes de reconstruction du sous-sol, pour les appliquer sur des données réelles fournies par l'entreprise. / Geometric modeling is used in various scopes for 3D object construction, animation or simulations. Each domain must cope with its constraints and should have its dedicated tool. In fact, several common characteristics of different domains are factored in a single tool. These modelers contain sets of basic operations that the user composes to build his objects. For more specific operations, current common tools offer API.Jerboa’s platform allows to generate personalized geometrical operations. These are defined by graph transformation rules. During their design, many automated verifications are done for the preserving of object consistency. They also be enriched with additional properties. Our contribution consists in extending the Jerboa language with scripts to compose rules and define complex operations. We also extended automated verifications, in particular to ensure geometric consistaency. Finally, we modified operations application process, in order to increase user control possibilities.To validate this approach, we have implemented a geological dedicated modeler for subsoil modeling, in collaboration with Geosiris Company. We defined a workflow with Geosiris that follows specific geological reconstruction constraints. Thanks to the Jerboa rapid prototyping mecanism, we developped and quickly tested several subsoil reconstruction algorithms, and apply them to real data provided by the company.

Réaliser des variations d'un même modèle est un besoin en expansion dans de nombreux domaines de modélisation (architecture, archéologie, CAO, etc.). Mais la production manuelle de ces variations est fastidieuse, il faut donc faire appel à des techniques permettant de rejouer automatiquement tout ou partie du processus de construction du modèle, après spécification des modifications. La majorité des approches dédiées à la réalisation du rejeu sont basées sur un système de modélisation paramétrique, composée d’un modèle géométrique et d’une spécification paramétrique permettant d’enregistrer la succession d’opérations l’ayant créé ainsi que leurs paramètres. On peut ensuite faire varier ces paramètres ou éditer cette liste d’opérations afin de modifier le modèle. On utilise pour cela un système de nommage persistant, introduit dans les années 90, et permettant d’identifier et d’apparier les entités d’une spécification initiale et celles d'une spécification rejouée. L’objectif de cette thèse est de proposer un système de nommage persistant général, homogène et permettant de gérer l’édition de spécification paramétriques (déplacer, ajouter et supprimer des opérations). Nous nous basons sur la bibliothèque Jerboa, qui repose sur des règles de transformation de graphes, tant pour utiliser ces règles dans la réalisation de la méthode de nommage que pour lier les notions de spécification paramétrique à ces règles de transformations de graphes. Nous décrivons ensuite comment exploiter notre méthode de nommage pour rejouer et éditer des spécifications paramétriques d’opérations, puis nous la comparons avec les approches de la littérature. / In many modelling fields, such as architecture, archaeology or CAD, performing many variations of the same model is an expanding need. But building all those variations manually takes time. It is therefore needed to use automatic technics to revaluate some parts of a model, or even an entire model, after the user specifies the modifications. Most of the existing approaches dedicated to revaluating models are based on a system called parametric modelling. It is made of two parts, a geometric model and a parametric specification, which allows to record the series of operation that created the model, and the different parameters of those operations. This way, the user can change some parameters, or edit the list of operations to modify the model. To do so, we use a system called persistent naming, introduced during the 90ies, that allows us to identify and match the entities of an initial specification and the ones of a revaluated specification. In this thesis, our goal is to propose a persistent naming system that would be general, homogeneous and that would allow the user to edit a parametric specification (which means move, add, or delete some operations). We base our system on the Jerboa library, which uses graph transformation rules. This way, we will be able to use those rules to create our naming system, while also linking the notions of graph transformation rules and parametric specification. We will then describe how to use our naming method to revaluate or edit parametric specifications. Finally, we will compare our method with the other ones from the literature.