Le développement d’applications ubiquitaires est particulièrement complexe. Au-delà de l’aspect dynamique de telles applications, l’évolution de l’informatique vers la multiplication des terminaux mobiles ne facilite pas les choses. Une solution pour simplifier le développement et l’exploitation de telles applications est d’utiliser des plateformes logicielles dédiées au déploiement et à l’adaptation des applications et gérant l’hétérogénéité des périphériques. Elles permettent aux concepteurs de se focaliser sur les aspects métiers et facilitent la réutilisation. La gestion du contexte est un élément clé lorsque l’on souhaite réaliser des applications pervasives sensibles au contexte. Les informations contextuelles issues d’un grand nombre de sources distribuées différentes sont, généralement, des informations brutes qui, sans interprétation, peuvent être dénuées de sens. En se basant sur des ontologies, il est possible de construire des modèles sémantiques qui seront alimentés par ces informations brutes et ainsi non seulement d’augmenter leur niveau de représentation sémantique mais surtout de pouvoir les utiliser pour prendre des décisions automatiques d’adaptation d’applications basées sur le contexte au runtime. La démocratisation des périphériques conduit à ce qu’un usager dispose actuellement de plusieurs périphériques incluant postes fixes, téléphones, tablettes, box, etc. pour son usage personnel. Il est souhaitable que cet ensemble de ressources lui soit accessible en tout point et à tout moment. De même des ressources publiques (stockage, services, etc.) peuvent lui être offertes. En revanche, la protection de la vie privée et les risques d’intrusion ne peuvent être négligés. Notre proposition est de définir, pour chaque utilisateur, un domaine d’adaptation qui contient l’ensemble des ressources auxquelles il peut accéder sans limite. Ces ressources sont celles qu’il a accepté de rendre disponibles sur ses machines pour lui-même et celles que les autres utilisateurs ont accepté de partager. Ainsi la notion de contexte est liée à celle d’utilisateur et inclut la totalité des ressources auxquelles il a accès. C’est la totalité de ces ressources qui sera exploitée pour faire en sorte de lui offrir les services adaptés à ses choix, ses dispositifs, sa localisation, etc. Nous proposons un middleware de gestion de contexte Kali2Much afin de fournir des services dédiés à la gestion du contexte distribué sur le domaine. Ce middleware est accompagné du module Kali-Reason permettant la construction de chaînes de raisonnement en BPMN afin d’offrir des fonctionnalités de raisonnent sur les informations de contexte dans le but d’identifier des situations nécessitant éventuellement une reconfiguration soit de l’application soit de la plateforme elle-même. C’est ainsi qu’est introduit l’aspect autonomique lié à la prise de décision. Les situations ainsi détectées permettent d’identifier le moment où déclencher les adaptations ainsi que les services d’adaptation qu’il sera nécessaire de déclencher. La conséquence étant d’assurer la continuité de service et d’ainsi s’adapter en permanence au contexte du moment. Le travail de reconfiguration d’applications est confié au service Kali-Adapt dont le rôle est de mettre en oeuvre les adaptations par déploiement/redéploiement de services de l’application et/ou de la plateforme. Un prototype fonctionnel basé sur la plateforme Kalimucho vient valider ces propositions / The ubiquitous applications development is not a trivial task. Beyond the dynamic aspect of suchapplications, the evolution of computer science toward the proliferation of mobile devices does not make things easier. A solution to simplify the development and operation of such applications is to use software platforms dedicated to deployment and adaptation of applications and managing heterogeneous devices. Such platforms allow designers to focus on business issues and facilitate reuse. Context management is a key element for making context-aware pervasive applications. Contextual information comes from many different distributed sources. It is generally raw information with no interpretation. It may be meaningless. Based on ontologies, it is possible to construct semantic models that would be powered by the raw information. This does not only increase the level of semantic representation but it can also be used to make automatic decisions for adapting context-based applications at runtime. Devices’ democratization allows a user to have multiple devices including personal computer, mobile phones, tablets, box, etc. for his personal use. It is desirable that the set of resources will be available to him from everywhere and at any time. Similarly, public resources (storage, services, etc.) would also be accessible to him. However, protection of privacy and intrusion risks cannot be ignored. Our proposal is to define, for each user, an adaptation domain that contains all his resources. Users can access their resources without limits. Users can agree on sharing resources with other users. Thus the notion of context is related to the user and includes all the resources he can access. All these resources will be exploited to offer him services adapted to his preferences, his features, his location, etc.We propose a context management middleware Kali2Much to provide services dedicated to the management of distributed context on the domain. This middleware is accompanied by Kali-Reason module for building reasoning chains in BPMN. The reasoning chains provide context information reasoning functionality. They reason about context information in order to identify situations that might require a reconfiguration of the application or of the platform itself. Thus the autonomic aspect related to decision making is introduced. Situations detected allow to identify when there is a need to trigger adaptation. The consequence is to ensure continuity of service and thus constantly adapt to the current context. The reconfiguration applications work is dedicated to Kali-Adapt service whose role is to implement the adaptations deployment/redeployment of application services and/or platform. A working prototype based on Kalimucho-A platform validates the proposals.

Dans un contexte de mobilité ubiquitaire, des différents objets sont capables d'interagir avec les utilisateurs pour leurs fournir des services innovants et les aider à optimiser leurs plans de déplacement. En effet, le nombre des utilisateurs est ainsi que le nombre de fournisseurs de service demandés par ces utilisateurs sont en pleine augmentation. Cette croissance implique un aspect de concurrence et nécessite des choix optimisés. Dans ce cadre, l'objectif de cette thèse est de concevoir et optimiser un système d'aide au déplacement qui couvre non seulement les services de déplacement quotidien mais aussi les services touristiques, culturels et bien d'autres. Les travaux de recherche présentés dans ce manuscrit proposent la mise en place d'une Plateforme de Recherche et de composition des Services d'Aide à la Mobilité (PRoSAM) afin d'optimiser les tâches de recherche, composition et distribution des Informations de Mobilité Avancée (IMA). L'aspect dynamique et distribué du problème, nous a conduit à adopter une modélisation orientée agent afin de s'adapter aux conditions d'un environnement ubiquitaire. Grâce à une approche de changement dynamique des rôles des agents utilisateurs et un protocole de négociation innovant, les clients sont capables d'échanger les services d'une manière autonome et d’établir des accords totaux ou partiels en fonction de l'offre et de la demande. Finalement, les résultats de simulation présentés dans cette thèse démontrent l'efficacité des approches adoptées / In a context of ubiquitous mobility, different objects are able to interact with users to provide them with innovative services and help them optimize their travel plans. Indeed, the number of users and the number of service providers requested by these users are actively growing. This growth involves an aspect of competition and requires optimized choices. In this context, the aim of this thesis is to design and optimize a mobility aid system that covers not only transport services but also tourist services, cultural services and many others. The research presented in this thesis proposes the establishment of a Plateforme de Recherche et de composition des Services d'Aide à la Mobilité (PRoSAM) to optimize research, composition and distribution tasks of advanced mobility information. The dynamic and distributed aspects of the problem have led us to adopt an agent-oriented modeling approach to cope with the conditions of a ubiquitous environment. Thanks to a dynamic role switching strategy of user agents and an innovative negotiation protocol, customers are able to exchange services autonomously and to establish full or partial agreements in order to optimize communications over the network. Finally, the simulation results presented in this thesis demonstrate the effectiveness of the proposed approaches

L'Internet des Objets, dont la vision et les technologies provoquent la rencontre des mondes physique et numérique, amène aujourd'hui à la création de nouveaux types d'applications permettant d'interopérer les services du World Wide Web avec les produits du quotidien. Ces applications « orientées produit », capables de représenter, contrôler ou de compléter les fonctions d'artéfacts intégrant des capacités de traitement de l'information, remettent en cause les principes et conventions établies par les métiers de la conception. Elles préfigurent l'émergence de produits connectés à Internet, dont l'offre fonctionnelle peut être « augmentée » et modifiée au cours du temps, de manière à répondre aux besoins changeants des utilisateurs. Cette recherche, menée à l'intersection des sciences de la conception, de l'informatique ubiquitaire et des interactions homme-machine, vise à étudier les enjeux que suscitent ces applications lors la conception de produits. Elle met en exergue la nécessité d'établir un modèle descriptif des applications orientées produit facilitant leur figuration par les utilisateurs, ainsi que d'explorer les problèmes pragmatiques résultant de leur intégration dans les produits. Elle conduit également à l'élaboration et l'évaluation, par la pratique, de principes pour le design de la forme et des interactions des produits augmentés. Elle décrit plus particulièrement la ductilité de futurs produits, le nouveau rapport entre fonction, comportement et structure qu'ils établissent, et leurs possibles évolutions. Cette recherche contribue aux travaux sur l'Internet des Objets en proposant un nouveau cadre de discussion, et en offrant aux chercheurs et aux praticiens des outils qui peuvent être employés durant le processus de conception. / The Internet of Things, whose underlying vision and technologies aim at bridging the physical and digital worlds together, lead to the creation of new types of applications coupling Web services with everyday products. Such product-oriented applications, which enable the functional exposition, control or enhancement of artifacts that embed information processing capabilities, question the established design principles and conventions. They open up the possibility for Internet-enabled products, whose functions can be “augmented” and adapted to better support users' changing needs, to be designed. This research, which is at the intersection of Design Science, Ubiquitous Computing and Human-Computer Interactions, aims at studying the impact brought about by applications on product design. It highlights the need to build an application model that facilitates their representation by users, and to explore the pragmatic issues rose by their integration into products. It leads to the definition and evaluation, through practice, of principles for the design of augmented products' form and interactions. It describes the ductility of future products, the novel coupling between functions, behavior and structure they implement and their potential evolutions. This work contributes to the Internet of Things research by reframing the discussion and by providing researchers and practitioners with tools that can be leveraged during the design process.

Le déploiement de logiciels répartis dans des environnements à grande échelle et ouverts (tels les systèmes ubiquitaires, les systèmes mobiles et les systèmes P2P) est une problématique actuelle ouverte. Ces environnements sont distribués, hétérogènes et peuvent être de nature instable (dotés d’une topologie dynamique du réseau). Le déploiement dans ces environnements met en jeu un très grand nombre de machines, de liens réseau ainsi qu’un ensemble de contraintes de déploiement. Quelques solutions de déploiement existent aujourd’hui, mais ne sont exploitables que dans le cadre d’architectures figées et fiables. Dans la plupart des solutions, une personne en charge du déploiement doit décrire plus ou moins manuellement la topologie. En outre, la majorité de ces outils ne prennent pas en compte les problèmes dûs à la variabilité de la qualité de service du réseau, aux pannes des hôtes, aux défaillances des liens du réseau ou encore aux changements dynamiques de topologie, qui caractérisent les environnements ouverts. Dans ce mémoire, nous présentons les motivations de la réalisation d'une infrastructure de déploiement logiciel autonomique et les exigences sous-jacentes d'une telle plate-forme. Nous présentons un état de l’art du déploiement logiciel que nous analysons au regard du contexte visé. Ensuite, nous présentons notre contribution pour le déploiement autonomique. Notre proposition s'appuie sur une combinaison de technologies (composants logiciels, agents mobiles adaptables, intergiciel, langage dédié). Nous proposons j-ASD, un intergiciel qui exploite la complémentarité de ces technologies pour réaliser un déploiement logiciel autonomique. Le processus de déploiement contient trois étapes : description des contraintes de déploiement, résolution, et déploiement autonomique. Pour la première étape, nous avons défini un langage dédié (DSL) comme langage de haut niveau pour exprimer des contraintes de déploiement. Pour la deuxième, nous avons conçu une infrastructure répartie pour collecter les propriétés des sites cibles, ce qui permet de résoudre les contraintes de déploiement. Pour la troisième étape, nous proposons un intergiciel à base d’agents mobiles pour la réalisation et la supervision du déploiement autonomique. Enfin, nous donnons les éléments de conception du prototype que nous avons implémenté, ainsi que les résultats de certaines expérimentations pour montrer la validité de notre approche / Software deployment in large-scale and open distributed systems (such as ubiquitous systems, mobile systems and P2P systems) is still an open issue. These environments are distributed, heterogeneous and can be naturally unstable (fitted with a dynamic network topology). Deployment in such environments require the management of a large number of hosts, network links and deployment constraints. Existing distributed deployment solutions are usable only within static and reliable topologies of hosts, where a man in charge of the deployment has to describe more or less manually the topology. Moreover, majority of these tools do not take into account network and computer QoS variabilities, hosts crashes, network link failures and network topology changes, which characterize open and mobile environments. In this thesis, we discuss the motivations for an autonomic software deployment and the requirements underlying for such a platform. We carefully study and compare the existing work about software deployment. Then, we propose a middleware framework, designed to reduce the human cost for setting up software deployment and to deal with failure-prone and change-prone environments. We also propose an autonomic deployment process in three steps : deployment constraints description step, constraints resolution step and the autonomic deployment step. For the first step, we defined a high-level constraint-based dedicated language (DSL) as support for expressing deployment constraints. In the second step, we have designed a distributed infrastructure to collect target hosts properties used to solve deployment constraints. For the third step, we propose an agent-based system for establishing and maintaining software deployment. At last, we give an overview of our working prototype with some details on some experimental results

Cette étude a trait aux systèmes interactifs sensibles au contexte, c'est-à-dire aux systèmes capables d'identifier les circonstances qui entourent l'action de l'utilisateur en vue d'offrir des services adaptés. En réponse au foisonnement de propositions sur le sujet, cette étude présente trois contributions complémentaires servant la conception amont, la conception logicielle et la mise en oeuvre : • Une définition de la notion de contexte qui doit se comprendre comme un ensemble de situations, une situation comprenant un ensemble de variables périphériques à la tâche utilisateur considérée mais susceptibles de l'influencer. On propose de distinguer le contexte système, du contexte utilisateur et leur intersection : le contexte net. • Un modèle conceptuel visant la mise en oeuvre de systèmes sensibles au contexte fondé sur la notion de contexteur. Un contexteur est une abstraction logicielle qui fournit la valeur d'un observable relevant du contexte système. Par composition de contexteurs, il est possible de construire une application sensible au contexte. • Une validation du modèle par la mise en oeuvre de contexteurs dans des exemples d'applications sensibles au contexte.

Cette thèse s'inscrit dans le domaine de l'intelligence ambiante et de l'interaction homme-machine. Elle a pour thème la génération d'interfaces homme-machine adaptées au contexte d'interaction dans les environnements ambiants. Les travaux de recherche présentés traitent des problèmes rencontrés lors de la conception d'IHM dans l'ambiant et notamment de la réutilisation de techniques d'interaction multimodales et multi-périphériques. Ce travail se divise en trois phases. La première est une étude des problématiques de l'IHM spécifiques à l'Ambiant et des architectures logicielles adaptées à ce cadre théorique. Cette étude permet d'établir les limites des approches actuelles et de proposer, dans la seconde phase, une nouvelle approche pour la conception d'IHM ambiante appelée DAME. Cette approche repose sur l'association automatique de composants logiciels qui construisent dynamiquement une IHM. Nous proposons deux modèles complémentaires qui permettent de décrire les caractéristiques ergonomiques et architecturales des composants. La conception de ces derniers est guidée par une architecture logicielle composée de plusieurs couches qui permet d'identifier les différents niveaux d'abstraction réutilisables d'un langage d'interaction. Un troisième modèle, appelé modèle comportemental, permet de spécifier des recommandations quant à l'instanciation de ces composants. Nous proposons un algorithme permettant de générer des IHM adaptées au contexte et d'évaluer la qualité de celles-ci par rapport aux recommandations du modèle comportemental. Dans la troisième phase, nous avons implémenté une plateforme réalisant la vision soutenue par DAME. Cette implémentation est confrontée aux utilisateurs finaux dans une expérience de validation qualitative. De ces travaux ressortent des résultats encourageants, ouvrant la discussion sur de nouvelles perspectives de recherche dans le cadre de l'IHM en informatique ambiante.

Le réseau local domestique est un environnement ouvert, hétérogène et distribué pour lequel il est primordial de garantir la qualité de service des applications multimédia. Des mécanismes de réservation de ressources (CPU, mémoire, réseau) et des architectures utilisant ces mécanismes existent. Les architectures et les mécanismes existants nécessitent de modifier les équipements ou les applications et ne prennent pas en compte l'hétérogénéité inhérente au domaine d'étude. Ces solutions ne sont pas adaptées au contexte du réseau local domestique. Pour répondre au problème de l'hétérogénéité, ce travail propose de limiter le nombre de mesures à réaliser et à stocker en agrégeant les quantités de ressources. Cette agrégation est automatisée à l'aide d'algorithmes basés sur du clustering ou du bin-packing. Cette thèse propose ensuite un framework de gestion des ressources peu intrusif, reposant sur une architecture configurable en fonction des équipements présents. Cette architecture utilise des composants globaux qui délèguent, aux composants locaux, la gestion des ressources locales. Les composants locaux utilisent les mécanismes de réservation du système d'exploitation Linux pour garantir les quantités de ressources aux applications. L'agrégation évaluée par simulation, réduit efficacement le nombre de mesures à réaliser et à stocker. De son côté, le framework de gestion des ressources est mis œuvre sur des équipements réels (des PCs, des ordinateurs portables et des équipements embarqués dédiés au multimédia), communiquant via des réseaux Wifi et Ethernet. Les évaluations du framework montrent que les réservations sont garanties même quand du bruit est généré sur les ressources utilisées, ce qui garantit aussi la qualité de service attendue.

Au cours des dernières années, nous avons observé le développement de dispositifs connectés et nomades tels que les téléphones mobiles, tablettes ou même les ordinateurs portables permettant aux gens d'utiliser dans leur quotidien des services géolocalisés qui sont personnalisés d'après leur position. Néanmoins, les services géolocalisés présentent des risques en terme de vie privée qui ne sont pas forcément perçus par les utilisateurs. Dans cette thèse, nous nous intéressons à comprendre les risques en terme de vie privée liés à la dissémination et collection de données de localisation. Dans ce but, les attaques par inférence que nous avons développé sont l'extraction des points d'intérêts, la prédiction de la prochaine localisation ainsi que la désanonymisation de traces de mobilité, grâce à un modèle de mobilité que nous avons appelé les chaînes de Markov de mobilité. Ensuite, nous avons établi un classement des attaques d'inférence dans le contexte de la géolocalisation se basant sur les objectifs de l'adversaire. De plus, nous avons évalué l'impact de certaines mesures d'assainissement à prémunir l'efficacité de certaines attaques par inférence. En fin nous avons élaboré une plateforme appelé GEoPrivacy Enhanced TOolkit (GEPETO) qui permet de tester les attaques par inférences développées.

Nous nous positionnons dans un contexte d'informatique ambiante dans lequel il arrive que les besoins de l'utilisateur n'aient pas été prévus, notamment en situation exceptionnelle. Dans ce cas, il peut ne pas exister de système préconçu qui réponde exactement à ces besoins. Pour les satisfaire, il faut alors pouvoir composer les systèmes disponibles dans l'environnement, et le système composé doit permettre à l'utilisateur de faire des choix à l'exécution. Ainsi, l'utilisateur a la possibilité d'adapter l'exécution de la composition à son contexte. Cela signifie que la composition intègre des structures de contrôle de l'exécution, destinées à l'utilisateur : la composition est dite flexible. Dans cette thèse, nous proposons de répondre au problème de la composition flexible en contexte d'intelligence ambiante avec un planificateur produisant des plans flexibles. Dans un premier temps, nous proposons une modélisation de la planification flexible. Pour cela, nous définissons les opérateurs de séquence et d'alternative, utilisés pour caractériser les plans flexibles. Nous définissons deux autres opérateurs au moyen de la séquence et de l'alternative : l'entrelacement et l'itération. Nous nous référons à ce cadre théorique pour délimiter la flexibilité traitée par notre planificateur Lambda-Graphplan. L'originalité de Lambda-Graphplan est de produire des itérations en s'appuyant sur une approche par graphe de planification. Nous montrons notamment que Lambda-Graphplan est très performant avec les domaines se prêtant à la construction de structures itératives.

Application development in the Internet of Things (IoT) is challenging because it involves dealing with a wide range of related issues such as lack of separation of concerns, and lack of high-level of abstractions to address both the large scale and heterogeneity. Moreover, stakehol- ders involved in the application development have to address issues that can be attributed to different life-cycles phases when developing applications. First, the application logic has to be analyzed and then separated into a set of distributed tasks for an underlying network. Then, the tasks have to be implemented for the specific hardware. Apart from handling these issues, they have to deal with other aspects of life-cycle such as changes in application requirements and deployed devices. Several approaches have been proposed in the closely related fields of wireless sensor network, ubiquitous and pervasive computing, and software engineering in general to address the above challenges. However, existing approaches only cover limited subsets of the above mentioned challenges when applied to the IoT. This thesis proposes an integrated approach for addressing the above mentioned challenges. The main contributions of this thesis are: (1) a development methodology that separates IoT application development into different concerns and provides a conceptual framework to develop an application, (2) a development framework that implements the development methodology to support actions of stakeholders. The development framework provides a set of modeling languages to specify each development concern and abstracts the scale and heterogeneity related complexity. It integrates code generation, task-mapping, and linking techniques to provide automation. Code generation supports the application develop- ment phase by producing a programming framework that allows stakeholders to focus on the application logic, while our mapping and linking techniques together support the deployment phase by producing device-specific code to result in a distributed system collaboratively hosted by individual devices. Our evaluation based on two realistic scenarios shows that the use of our approach improves the productivity of stakeholders involved in the application development.