L'informatique pervasive (ou ubiquitaire) est un support pour des environnements contenant de nombreux objets (ou dispositifs) disséminés, équipés d'électronique et interconnectés. Ces dispositifs fournissent un accès distant à une multitude de fonctionnalités qui nous aident dans notre vie quotidienne. Les Architectures Orientées Services sont adaptées à la conception de logiciels pervasifs. En e ffet, chaque dispositif fournit son propre ensemble de fonctionnalités sous la forme de services. Ainsi, en l'absence de mécanisme complémentaire, les utilisateurs se trouvent limités à utiliser les services isolément alors que leurs besoins correspondent à des scénarios qui impliquent une composition de multiples services o erts par plusieurs appareils. Dans cette thèse, nous défendons qu'un système pervasif doit : d'une part, permettre aux utilisateurs d'exprimer facilement leurs besoins en créant des scénarios et d'autre part, proposer à ses utilisateurs une représentation et des moyens de gestion de leur contexte afin qu'ils puissent tirer le meilleur parti de leur environnement et de ses changements. De plus, la présence de plusieurs utilisateurs implique la nécessité de collaborer. Par ailleurs, l'exécution de scénarios doit être résiliente aux changements environnementaux et aux actions des utilisateurs. Elle doit ainsi s'adapter dynamiquement et, si possible, tirer profit du contexte et des changements de l'environnement. Notre contribution, nommée SaS (Scenarios as Services), répond à ces objectifs. Elle propose une approche interopérable capable de s'adapter à l'environnement. Elle fournit une représentation persistante et personnalisable du contexte et inclut un langage de description de scénarios destiné aux utilisateurs. Ces scénarios sont facilement contrôlables, personnalisables et réutilisables. Elle planifie l'exécution pas à pas des scénarios, afin de s'adapter aux changements de l'environnement et de bénéficier des avantages de la mobilité des utilisateurs (exécution d'un scénario, dans la durée, sur plusieurs lieux). Enfin, elle inclut le partage de scénarios qui permet aux utilisateurs de collaborer. Un prototype de SaS, basé sur des normes industrielles (telle qu'OSGi), prouve la faisabilité de notre contribution et nous permet de l'évaluer sur un cas d'étude simple.

Lors du développement des applications ubiquitaires, il est essentiel de définir des politiques de sécurité et de développerdes mécanismes de sécurité pour assurer la confidentialité et l'intégrité des applications. De nombreux langages de spécification de politiques se concentrent uniquement sur leur puissance d'expression. Les défis émergents dans les systèmes ubiquitaires ne peuvent pas être résolus par ces approches. Par exemple, la sensibilité au contexte est un élément central des systèmes ubiquitaires. Les approches existantes tiennent rarement compte des informations contextuelles dans leurs langages. Cette thèse propose une approche générative pour spécifier et implanter les politiques de sécurité dans les applications ubiquitaires. Pour définir une politique de sécurité, nous proposons un langage de spécification qui tient compte des informations contextuelles. Il permet aux développeurs de spécifier les règles de la politique et les entités requises (e.g. la description spatiale, les rôles, le contexte). Les politiques sont implémentés par des systèmes de réécriture, ce qui offre une grande puissance de vérification. Pour appliquer une politique, nous proposons une architecture qui intègre les concepts importants des politiques de sécurité (sujet, contexte, objet) dans des applications ubiquitaires. Pour mettre en oeuvre notre approche, nous avons enrichi une approche existante pour le développement des applications ubiquitaires. La spécification de la politique de sécurité et la description de l'application ubiquitaire enrichie sont utilisées pour générer un canevas de programmation qui facilite l'implémentation des mécanismes de sécurité, tout en séparant les aspects sécurités de la logique applicative.

L'apparition des Systèmes d'Information ubiquitaires ou pervasifs est issue de l'émergence de nouvelles technologies fournissant au système une vision de son environnement, de l'environnement de ses utilisateurs ainsi que de leurs profils. Grâce à ces données formant le contexte de l'application, il est possible de fournir des services personnalisés, pertinents et ciblés. Mais, le problème qui se pose à ce niveau concerne le degré d'adaptation, de prise de décision à la place de l'utilisateur et de l'identification des données contextuelles nécessaires et suffisantes pour ces services. Ceci est dû à un déséquilibre entre les avancées des technologies et de leurs applications (qui reçoivent un grand intérêt de la part de la recherche et de l'industrie) et les méthodes et démarches de développement et d'ingénierie spécifiques aux systèmes ubiquitaires. Notre objectif dans ce travail de thèse est de proposer une méthode d'ingénierie des SI ubiquitaires en considérant les différentes exigences reliées à la nature mobile et grande échelle de ces systèmes. Cette méthode est basée sur une démarche de développement qui fait usage d'un ensemble de métamodèles et de langages génériques favorisant la spécification complète de ces systèmes. Cette démarche sépare les spécifications fonctionnelles, techniques et ubiquitaires. Les spécifications ubiquitaires permettent de définir des modèles structurels et événementiels du contexte respectant les exigences des utilisateurs et les contraintes de sécurité et supportant les fonctionnalités d'adaptation et de sensibilité au contexte. Cette approche orientée évènements est consolidée par l'adoption d'une architecture de traitement des évènements. Notre démarche E-CARe est une intégration des spécifications ubiquitaires dans une démarche classique de conception des SI pour garantir la couverture des spécifications fonctionnelles et techniques. Les applications d'assistance représentent un cas d'étude idéal pour cette démarche qui s'intéresse au domaine des transports, fortement dépendant de l'environnement et des évènements ambiants.

L'essor des dispositifs mobiles a conduit à un nouveau paradigme d'Environnements Informatiques pour l'Apprentissage Humain (EIAH) : les environnements d'apprentissage ubiquitaires. Tout comme beaucoup d'EIAH classiques, les environnements d'apprentissage ubiquitaires permettent une médiation informatique entre l'apprenant et des connaissances propres au domaine d'apprentissage. Cependant, dans les EIAH ubiquitaires, cette médiation a lieu dans un contexte physique spécifique qui détermine en partie le déroulement des sessions d'apprentissage. Les objets de l'environnement physique, ainsi que les événements ou processus qui s'y déroulent, sont pris en compte pour fournir des informations adaptées ou proposer des interactions pertinentes. Nous nous plaçons dans ce travail dans le cadre de l'apprentissage en musée, pour des visites libres ou en groupes scolaires organisés. Nous analysons en première partie les pratiques d'apprentissage en musée et en particulier l'apprentissage instrumenté par des dispositifs mobiles. Cette analyse nous permet d'introduire, d'une part, les notions de représentation et de manipulation automatique de connaissances utiles à notre travail et, d'autre part, les concepts propres aux systèmes informatiques sensibles au contexte qui nous intéresseront en particulier. Nous proposons par la suite un modèle sémantique du patrimoine culturel permettant une description riche et complète des artefacts muséaux. L'apprentissage ubiquitaire nécessite une représentation adéquate du contexte. En nous inspirant des travaux de Zimmerman, nous proposons de représenter le contexte suivant plusieurs espaces contextuels, chaque espace contextuel étant associé à une ontologie. Ces espaces permettent de faire le lien entre les connaissances purement contextuelles et les connaissances issues de la modélisation du patrimoine culturel ; ils sont peuplés automatiquement en fonction des déplacements de l'utilisateur et de ses interactions avec le dispositif.Nous définissons un processus d'opérationnalisation des modèles du patrimoine culturel et du contexte à l'aide de calculs de proximités sémantiques pour la génération automatique d'activités d'apprentissage. Afin de prendre en compte le contexte, nous définissons également des proximités contextuelles mesurant l'adéquation des activités générées au contexte de l'utilisateur. Pour permettre aux enseignants de spécifier des objectifs pédagogiques, nous proposons un formalisme de règles pédagogiques offrant deux modes de contrôle : un contrôle thématique et un contrôle contextuel. Ces derniers permettent de concilier la liberté d'exploration de l'environnement, indispensable dans le cadre d'un apprentissage ubiquitaire, avec un guidage pédagogique défini par l'enseignant.

La perte d'autonomie pour une personne accroît son isolement, son anxiété et peut mener jusqu’à la dépression. Ce travail doctoral a été initié et motivé par la volonté de maintenir, voir d'améliorer, l'autonomie des personnes. La diminution de la mobilité est directement liée à la diminution de l'autonomie. En intervenant sur la mobilité, avec l'aide des nouvelles technologies, nous sommes capables de proposer des solutions innovantes à ce problème. Nous avons constaté que le Smartphone est un outil disposant d'un ensemble de capteurs et actuateurs nous permettant d'intervenir sur l'évaluation et la rééducation de capacités liées à la mobilité.L'objectif principal de ce travail doctoral est ainsi de concevoir et d'évaluer un système ubiquitaire, basé sur Smartphone et dédié à l'amélioration de l'autonomie de la personne via la rééducation, en dehors du cadre soignant, et l’aide aux déplacements. Afin d'atteindre cet objectif général, nous avons d'abord cherché à savoir si le Smartphone et ses capteurs embarqués apportaient la fiabilité nécessaire à la conception d'un tel système. Puis, nous avons dû répondre à des objectifs secondaires qui sont de pouvoir, à partir d'un Smartphone, réaliser l'évaluation, la surveillance et l'amélioration 1) des capacités proprioceptives de la personne et 2) des déplacements et mouvements de la personne à mobilité réduite, toutes deux essentielles au maintien de l'autonomie.Dans leur ensemble, les résultats présentés dans ce travail doctoral démontrent que :• Le Smartphone est fiable dans le cadre de la mesure clinique angulaire• Le Smartphone est un outil capable de mesurer, suivre, contrôler et corriger un mouvement ou une posture.• Le Smartphone est capable de collecter des données cinématiques pour relever l'accessibilité de la voirieCes résultats ouvrent la perspective de l'utilisation d'un outil ubiquitaire, le Smartphone, dans le cadre de la mesure, le suivi, le contrôle et la correction d'un mouvement, d'une posture ou encore d'un déplacement, et cela de manière autonome. Ainsi, afin de passer le stade de preuve de concept, des études cliniques peuvent dès à présent être menées afin de déterminer l'impact de notre système sur la santé et le bien-être de la personne. / Loss of mobility and independence for a person increase his isolation, anxiety and can lead to depression. This doctoral work was introduced and motivated by the goal to maintain, even to improve, the autonomy of the people. The decrease of the mobility is directly connected to the decrease of the autonomy. By occurring on mobility, with the help of new technologies, we are capable of proposing innovative solutions to this problem. We noticed that the Smartphone is a tool composed of a set of sensors allowing us to intervene on the evaluation and the rehabilitation of capacities connected to the mobility.The main objective of this doctoral work is to conceive and to estimate an ubiquitous system, based on Smartphone and dedicated to the improvement of the autonomy of the person by rehabilitation at home and the mobility aid. To reach this general goal, we tried at first to know if the Smartphone and its embedded sensors brought the reliability necessary for the conception of such a system. So, to improve the autonomy, we had to answer secondary objectives which are, from a Smartphone, to be able to realize assessment, monitoring and improvement of the 1) proprioceptive capacities of the person and of 2) travels and movements of the person with reduced mobility, which are both of them essential in the preservation of the autonomy.As a whole, the results presented in this doctoral work demonstrate that:• The Smartphone is reliable within the domain of the clinical measurement• The Smartphone is a tool for assessment, monitoring, improving and training a movement or a posture.• The Smartphone is capable of collecting kinematic data to raise the accessibility of the public road network.These results opens the prospect of the use of an ubiquitous tool, the Smartphone, within the framework of the assessment, monitoring, improving and training of a movement, a posture or a displacement, in an autonomous way. To cross the stage of proof of concept, clinical trials can be right now led to determine the impact of our system on the health and the well-being of the person.

L'adaptation est aujourd'hui devenue un enjeu majeur en Génie Logiciel. Les ingénieurs sont en effet régulièrement confrontés à des demandes d'évolution qui peuvent prendre de nombreuses formes : mises à jour, nouvelles versions, besoins en nouvelles fonctionnalités, etc. Cette tendance est accrue par l'émergence de nouveaux domaines tels que l'informatique ubiquitaire ou le cloud computing qui exigent des changements dynamiques dans des environnements en constante évolution. Ainsi, dans ces domaines, les ressources sont souvent élastiques, volatiles et hétérogènes. Cette thèse s'intéresse en particulier à la conception et à l'exécution d'applications distribuées composées d'entités hétérogènes et qui nécessitent d'être adaptées durant l'exécution. Notre approche s'appuie sur les modèles à composant orientés service et sur les styles d'architectures SOA et REST. Nous proposons un framework, nommé RoSe, qui permet l'import de ressources distantes dans un framework à composant orienté service et l'export de service locaux. RoSe permet aux développeurs et aux administrateurs de gérer la distribution des applications de manière totalement indépendante et dynamique grâce à un langage de configuration et d'une API dite fluent. Le framework lui-même est modulaire et flexible et supporte l'ajout et le retrait de composants durant l'exécution. L'implantation de RoSe est hébergée au sein du projet OW2 Chameleon et est aujourd'hui utilisée dans plusieurs projets industriels et académiques. / Adaptation has now become a major challenge in Software Engineering. Engineers are indeed regularly confronted with requests for changes that can take many forms: updates, new versions, new features need etc. This trend is enhanced by the emergence of new areas such as ubiquitous computing or cloud computing that require dynamic changes in rapidly constantly evolving environments. For instance, in these areas, resources are often elastic, volatile and heterogeneous. %This thesis focuses especially in the design and execution of distributed applications composed of heterogeneous entities which need to be adapted at runtime. Our approach is based on service-oriented component models and on the SOA and REST architectural styles. We propose a framework, named RoSe, which enables the import of remote resources in a service-oriented component framework and the export of local services. RoSe allows developers and administrators to manage the distribution of their application in a totally independent and dynamic way thanks to a configuration language and a fluent API. The framework itself is modular, flexible and supports the addition and removal of components during execution. The implementation of RoSe is hosted by OW2 in the Chameleon project and is now used in several industrial and academic projects.

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

Avec le développement de différents capteurs et des dispositifs, l'informatique ne se limite plus à la mode bureautique. Cependant, l'interface utilisateur traditionnelle, utilisée sur l'ordinateur de bureau, n'est plus approprié pour l'informatique ubiquitaire. La complexité de l'environnement mobile demande la conception d'interfaces dédiées impliquant des techniques d'entrée et la sortie qui contiennent les nouvelles caractéristiques émergentes au-delà des techniques traditionnelles. L'une des solutions possibles pour permettre l'interaction omniprésente soit le nomadisme, soit la mobilité. Nous proposons trois interfaces liées à ces deux solutions: L'interface fixé dan l'environnement (abréviation de IEI en anglais), interface dépendante de l'environnement (EDI) et Interface Indépendante de l'environnement (EII). Tout d'abord, nous présentons globalement notre approche sur la conception de ces trois interfaces innovantes (IEI, EDI et EII), leurs configurations portées (dispositif d'affichage portée sur les lunettes plus caméra et dispositif d'affichage pico-projecteur plus caméra), des exemples réels d'utilisation et une évaluation préliminaire des techniques d'entrée de sélection pour prouver la faisabilité de nos prototypes. Par la suite, nous proposons sur les dispositifs portées, et seule les EDI et les EII seraient étudié plus en détail. Afin de concrétiser l'EDI et l'EII, nous proposons un continuum allant de l'interface physique, l'interface mixte physique-numérique, jusqu'à l'interface totalement numérique. Basé sur l'interface physique, nous proposons le système MobilePaperAccess qui sur le dispositif d'affichage portée sur les lunettes plus caméra permettant l'accès à l'information numérique à partir d'une interface imprimé du papier. Ce système est conçu pour valider nos concepts de l'EDI et de l'EII. Les deux types d'interfaces (EDI et EII) et trois techniques d'entrée (doigt, masque et carnet) ont été évaluées par les méthodes quantitatives et qualitatives avec ce système. Basé sur l'interface numérique projetée multi-échelle, le système PlayAllAround est sur dispositif d'affichage pico-projecteur plus caméra, et il pouvoir fournir un affichage à différentes tailles, à la plus petite, individuelle et portée, à la plus grande, partageable et publique. Pour la conception de ce système, nous proposons une décomposition de l'interface basée sur une de cellule de référence de taille fixé pourrait la mise à l'échelle de l'interface en fonctionne de la taille de projection. Le geste de sélection sur un vol et l'interface multi-échelle ont été évalués avec ce système. Les résultats de nos expériences ont montré que PlayAllAround fonctionne bien avec le geste de sélection sur un vol et l'interface multi-échelle. Pour aller plus loin, nous explorons les gestes de la main, y compris le geste stationnaire, le geste de pincement et le geste de fermeture du poing. Nous employons le geste de pincement et le geste de fermeture du poing comme entrée pour pointer, l'action de glisser-déposer et la action de tracer. Afin de satisfaire aux exigences de l'interaction dans la vie quotidienne, nous étudions comment l'utilisateur peut interagir avec ces gestes à l'arrêt ou en marchant. Nous comparons les interactions du geste de sélection sur un vol et geste de pincement dans trois situations que debout, assis et en marchant. En outre, l'évaluation de l'interface projetée, ainsi que la satisfaction sur le fonctionnement de la configuration porté sur la tête a été faite et discutée. Enfin, le long du continuum, nous continuons à étudier sur l'interface mixte par un dispositif pico-projecteur plus caméra dans le but de concrétiser les concepts de l'EDI et de l'EII. L'interface mixte contient une partie physique basée sur des marqueurs d'ARToolkit et une partie numérique projetée. […] / With the development of a wide variety of sensors and devices, computing is no longer limited to the desktop mode. However, the traditional user interface, used on the desktop computer, is no longer appropriate for ubiquitous computing. A sophisticated mobile environment re-quires dedicated design of interfaces, involving input and output techniques with new emerging features that go far beyond the capacities of traditional techniques. One of the solutions to enable ubiquitous interaction and end limitation of the desktop mode is nomadism, while another is mobility. We propose three interfaces related to these two solutions: In-environment interface (IEI), Environment Dependent Interface (EDI), and Environment Independent Interface (EII). We exclude IEI and mainly focus on wear-able interaction. This thesis aims to investigate research issues involved in the design, implementation and evaluation of EDI and EII. It presents our design approach to these three innovative interfaces (IEI, EDI and EII), their wear-able configurations (camera-glasses device unit and cam-era-projector device unit), real examples of use (including the Research Team Interaction Scenario), and both the quantitative and qualitative user studies and evaluations to prove the feasibility and usability of our prototypes. Our work is a many-sided investigation on innovative wearable interfaces, as well as input and output techniques, which will pave the way for future research into wearable interfaces.

Il y a près de 20 ans, Marc Weiser a imaginé l'ordinateur du 21ème siècle et a proposé le concept de l’informatique ubiquitaire. Une des idées principales de Weiser a récemment évolué vers un paradigme plus général connu comme la sensibilité au contexte qui est devenu un thème très important en informatique ubiquitaire. Depuis Active Badge considéré comme la première application sensible au contexte, de nombreuses tentatives pour construire des systèmes sensibles au contexte efficaces ont vu le jour. Cependant la problématique comment acquérir contexte, comment le traiter et comment créer des applications sensibles au contexte est encore aujourd’hui un défi suscitant de nombreuses recherches. Cette thèse étudie en profondeur certaines questions clés liées à la sensibilité au contexte et au développement d’intergiciels sensibles au contexte. Les principales contributions de notre recherche concernent la prise en compte du contexte spatiotemporel et sa modélisation, la conception et l’implémentation d’un intergiciel sensible au contexte et d’un moteur intelligent d'inférence de contexte. Le modèle de représentation du contexte spatiotemporel proposé vise à organiser le contexte et ses relations pour un système sensible au contexte. La méthode basée sur les ontologies est adoptée pour construire notre modèle, supportant à la fois le partage des connaissances et leur réutilisation ainsi que la déduction logique. Ce modèle adopte une structure hiérarchique à deux couches pour modéliser les situations à prendre en compte. La couche supérieure s’occupe du contexte commun générique, tandis que la couche inférieure se concentre sur les caractéristiques plus spécifiques. A la différence des modèles existants, en plus de prendre en compte l’aspect localisation, notre modèle prend également en charge la gestion d’historique des de contextes en s’appuyant sur différentes ressources. Ces historiques de contexte peuvent être utilisés pour prévoir et inférer le contexte. Un middleware sensible au contexte a été conçu comme une plateforme permettant la récupération et le traitement du contexte. Elle est organisée en deux couches : La couche basse apporte une solution à l’intégration des capteurs et actionneurs avec une représentation de données normalisée ; la couche haute propose un interpréteur de contexte polyvalent qui s’appuie sur quatre éléments : un agrégateur de contexte, un moteur d'inférence, une base de connaissance de contextes et un moteur de recherche en charge de la déduction de contexte, de l’interrogation et du stockage persistant. Ce middleware fournit un environnement pour le prototypage rapide de services sensibles au contexte pour l’intelligente ambiante. Le moteur intelligent d’inférence est le composant central de notre middleware. Pour le concevoir nous avons d’abord étudié toutes les méthodes publiées pendant les dix dernières années dans les trois conférences de premier plan du domaine. Nous en avons retiré que la reconnaissance du contexte d’activité peut être obtenue par trois catégories de traitements : par l’activité de l’inférence de base, par l’analyse dynamique de l’activité et par la recommandation d’activités futures. Nous proposons alors un moteur d'inférence intelligent basé sur notre middleware sensible au contexte. Outre les exigences liées à la vérification de la cohérence du contexte, notre moteur d'inférence intègre les trois méthodes les plus populaires concernant la reconnaissance de contexte : des règles, des arbres de décision, et les Modèles de Markov Cachés. Ceci constitue une solution intéressante couvrant toutes les facettes de l'activité de reconnaissance de contexte dans notre middleware sensible au contexte. Les informations collectées à partir des réseaux sociaux sont utilisées pour éduquer le moteur d'inférence intelligent. […] / Almost 20 years ago, Marc Weiser envisioned the prospect of computer in 21st century, and proposed the pioneering notion of ubiquitous computing. One of Weiser’s primary ideas has recently evolved to a more general paradigm known as context awareness, becoming a central research theme in many other ubiquitous computing programs. From Active Badge considered as the first context-aware application, there are numerous attempts to build effective context-aware systems. However, how to acquire context, how to process context and how to create context-aware applications is still faced with enormous challenges in the both of research and practice. This dissertation investigates deeply some chosen key issues in context awareness and develops a context-aware middleware. The main research contributions are presented in three categories: a spatialtemporal context represent model, a context-aware middleware and an intelligence context inference engine. The spatial-temporal context representation model is proposed to organize context and relations for context-aware system. Ontology-based method is adopted to construct our model, supporting both knowledge sharing and reuse as well as logic inference. This model adopts two-layer hierarchy structure for different situation. The higher layer comes up with the generic common context, while the lower layer focuses on various specific situations. Differing from existing models, besides taking locational factors into account, it supports different historical context service depending on different context resource. These context histories may be used to predict and infer the context. A context-aware middleware is designed as a platform associated with context retrieval and context processing. It is organized in two layers: the low layer provides a solution to integrate sensors and actuators with a standardized data representation; the high layer: versatile context interpreter focuses on context processing, which is made up of four parts: Context Aggregator, Inference Engine, Context Knowledge Base, and Query Engine in charge of context inferences, expressive query, and persistent storage. This middleware provides an environment for rapid prototyping of context aware services in ambient intelligent. The intelligent inference engine is the central and intellectual component of context-aware middleware. We review all the methods on activity context recognition published in three premier conferences in past decade and conclude that activity context recognition is divided into three facets: basic activity inference, dynamic activity analysis and future activity recommendation. Then we propose an intelligent inference engine based on our context-aware middleware. Beside satisfying requirements of checking the context consistency, our inference engine integrates the three most popular methods on activity context recognition: Rules, Decision Tree, and Hide Markov Model. It provides a solution for all facets of activity context recognition based on our context-aware middleware. The individuals’ information collecting from their social networks under permission are leveraged to train intelligent inference engine. We finally use two scenarios (applications) to explain the generic process to develop application via our middleware, and compare and analyze the main aspects of our middleware with other five representative context-aware applications. Our middleware profits good features from existing context-aware systems and improve intelligence via supporting activity context recognition. It provides an efficient platform for a rapid developing of new context-aware applications in ambient intelligence.

Face à l'augmentation de la taille et de la complexité des systèmes logiciels, il convient de les décrire à un plus haut niveau d'abstraction (\ie au-delà du code) avant de concrètement les implémenter. Toutefois, l'utilisation de ces descriptions de haut niveau dans les processus de construction et de vérification des systèmes reste très rudimentaire, ne permettant pas de véritablement guider et faciliter le développement logiciel. Cette thèse propose une nouvelle approche pour rendre plus simple et plus sûr le développement de systèmes logiciels. Cette approche repose sur l'utilisation de langages dédiés et sur un couplage fort entre une couche de spécification et d'architecture et une couche d'implémentation. Elle consiste tout d'abord à décrire à un haut niveau d'abstraction différents aspects, à la fois fonctionnels et non fonctionnels, d'un système dans la couche de spécification et d'architecture. Ces descriptions sont ensuite analysées et utilisées pour personnaliser la couche d'implémentation, afin de faciliter la construction et la vérification du système logiciel. Nous illustrons notre approche dans le domaine de l'informatique ubiquitaire. À la suite d'une analyse complète du domaine, nous avons conçu deux langages dédiés à l'orchestration d'objets communicants, Pantaxou et Pantagruel.