L'interoperabilite semantique est une question importante, largement identifiee dans les technologies d’organisation et de l'information et dans la communaute de recherche en systemes d'information. L’adoption large du Web afin d’acceder a des informations distribuees necessite l'interoperabilite des systemes qui gerent ces informations. Des solutions et reflexions comme le Web Semantique facilitent la localisation et l’integration des donnees d'une maniere plus intelligente par l'intermediaire des ontologies. Il offre une vision plus semantique et comprehensible du web. Pourtant, il souleve un certain nombre de defis de recherche. Un des principaux defis est de comparer et aligner les differentes ontologies qui apparaissent dans des taches d'integration. Le principal objectif de cette these est de proposer une approche d’alignement pour identifier les liens de correspondance entre des ontologies. Notre approche combine les techniques et les methodes d’appariement linguistiques, syntaxiques, structurelles ou encore semantiques (basees sur les instances). Elle se compose de deux phases principales : la phase d'enrichissement semantique des ontologies a comparer et la phase d’alignement ou de mapping. La phase d'enrichissement est basee sur l'analyse des informations que les ontologies developpent (des ressources web, des donnees, des documents, etc.) et qui sont associes aux concepts de l’ontologie. Notre intuition est que ces informations ainsi que les relations qui peuvent exister entre elles participent a l’enrichissement semantique entre les concepts. A l’issue de la phase d'enrichissement, une ontologie contient plus de relations semantiques entre les concepts qui seront exploitees dans la deuxieme phase. La phase de mapping prend deux ontologies enrichies et calcule la similarite entre les couples de concepts. Un processus de filtrage nous permet de reduire automatiquement le nombre de fausses relations. La validation des correspondances est un processus interactif direct (avec un expert) ou indirect (en mesurant le degre de satisfaction de l’utilisateur). Notre approche a donne lieu a un systeme de mapping appele ROMIE (Resource based Ontology Mapping within an Interactive and Extensible environment). Il a ete experimente et evalue dans deux differentes applications : une application biomedicale et une application dans le domaine de l’apprentissage enrichi par les technologies (ou e-learning). / System interoperability is an important issue, widely recognized in information technology intensive organizations and in the research community of information systems. The wide adoption of the World Wide Web to access and distribute information further stresses the need for system interoperability. Initiative solutions like the Semantic Web facilitate the localization and the integration of the data in a more intelligent way via the use of ontologies. The Semantic Web offers a compelling vision, yet it raises a number of research challenges. One of the key challenges is to compare and map different ontologies, which evidently appears in integration tasks. The main goal of the work is to introduce a method for finding semantic correspondences among ontologies with the intention to support interoperability of Information Systems. The approach brings together syntactic, linguistic, structural and semantic (based on instance information) matching methods in order to provide a semi-automatic mapping. The approach consists of two phases: semantic enrichment phase and mapping phase. The enrichment phase is based on the analysis of the information developed by the ontologies (like web resources, data, documents, etc.) and that are associated to the concepts in the ontologies. Our intuition is that this information as well as the relations that can exist between them is used in semantic enrichment between the concepts. At the end of enrichment phase, the ontology contains more semantic relations between its concepts that will be exploited in the second phase. The phase of mapping takes two enriched ontologies and calculates the similarity between the couples of concepts. A process of filtering enables us to automatically reduce the number of false relations. The validation of the correspondences is a direct interactive process (with an expert) or indirect (by measuring the satisfaction level of the user). The approach has been implemented in a prototype system called ROMIE (Resource based Ontology Mapping within and Interactive and Extensible environment). It was tested and evaluated in two applications: a biomedical application and technology enhanced learning (or e-learning) domain application.

L’usine du futur et les performances environnementales sont de nos jours au cœur des préoccupations. Les produits et services éco-labellisés sont de plus en plus populaires. En plus des coûts financiers engendrés, les processus d’éco-labellisation sont longs et complexes, ce qui démotive parfois les fabricants et les fournisseurs de services à demander des certifications. Dans ce contexte, ce travail de recherche, propose une démarche et une plateforme d’aide à la décision visant à améliorer et à accélérer ce processus afin de démocratiser l’accès à la certification écologique. Les bases de connaissances traditionnelles étant généralement peu interopérables, difficiles à être réutilisées et ne supportant pas les inférences, la plate-forme proposée repose sur une base de connaissances composée de diverses ontologies de domaine construites selon la documentation officielle européenne sur les écolabels. Cette base est composée de modules d'ontologies interconnectées couvrant divers produits et services. Elle permet d’automatiser le raisonnement sur ces connaissances et de les interroger en tenant compte de la sémantique. Un schéma de modularisation orienté suivant le domaine et la catégorie du produit, et portant sur les critères d’écolabels européens des produits détergents est utilisé comme cas d'application. Afin de permettre une réutilisation aisée des modules d'ontologie pour différents groupes de produits, ce schéma de modularisation fait la distinction entre la connaissance de base du domaine et les connaissances variables concernant les critères de labélisation de chaque groupe. La méthode de raisonnement utilisée exploite les mécanismes d'inférence sur des règles SWRL, et fournit des résultats argumentés pour l’aide à la décision. La modélisation adoptée pour la représentation des connaissances n’est pas uniquement dédiée à la plateforme proposée. Elle permet également une exploitation des connaissances via des outils du Web sémantique. Afin de favoriser la réutilisation des modules d'ontologie, une approche de contextualisation pour la fédération d’ontologies a été proposée. Elle permet de pallier les inconvénients de "OWL: imports". Contrairement aux approches existantes, où il est nécessaire de réaliser soit un mapping, soit d’ajouter des relations sémantiques modifiant les modules d’ontologies de base, notre approche n’affecte pas et ne nécessite pas l’importation de tous les concepts de ces ontologies. Pour faciliter la mise en œuvre de cette approche, nous proposons un nouveau plug-in pour l'éditeur d'ontologie « Protégé ». / With the rising concern of sustainability and environmental performance, eco-labeled products and services are becoming more and more popular. In addition to the financial costs, the long and complex process of eco-labeling sometimes demotivates manufacturers and service providers to be certificated. In this research work, we propose a decision support process and implement a decision support platform aiming at further improvement and acceleration of the eco-labeling process in order to democratize a broader application and certification of eco-labels. The decision support platform is based on a comprehensive knowledge base composed of various domain ontologies that are constructed according to official eco-label criteria documentation. Traditional knowledge base in relational data model is low interoperable, lack of inference support and difficult to be reused. In our research, the knowledge base composed of interconnected ontologies modules covers various products and services, and allows reasoning and semantic querying. A domain-centric modularization scheme about EU Eco-label laundry detergent product criteria is introduced as an application case. This modularization scheme separates the entity knowledge and rule knowledge so that the ontology modules can be reused easily in other domains. We explore a reasoning methodology based on inference with SWRL (Semantic Web Rule Language) rules which allows decision making with explanation. Through standard RDF (Resource Description Framework) and OWL (Web Ontology Language) ontology query interface, the assets of the decision support platform will stimulate domain knowledge sharing and can be applied into other application. In order to foster the reuse of ontology modules, we also proposed a usercentric approach for federate contextual ontologies (mapping and integration). This approach will create an ontology federation by a contextual configuration that avoid the “OWL:imports” disadvantages. Instead of putting mapping or new semantics in ontology modules, our approach will conserve the extra contextual information separately without impacting original ontologies or without importing all ontologies’ concepts. By introducing this contextualization, it becomes easier to support more expressive semantics in term of ontology integration itself, then it will also facilitate application agents to access and reuse ontologies. To realize this approach, we elaborate a new plug-in for the Protégé ontology editor.

La thèse défendue dans ce manuscrit s'intéresse à la simulation multi-agents appliquée à la simulation d'individus dans des bâtiments 3D virtuels.Pour ce faire, nos travaux proposent de capitaliser l'expérience acquise dans le domaine du web sémantique sur les ontologies et les moteurs d'inférence associés pour faciliter la conception et le développement de comportements intelligents pour des agents évoluant dans des univers virtuels.L'objectif est de fournir aux agents une approche générique pour gérer leur représentation du monde et raisonner sur cette représentation.Pour cela, la problématique centrale repose sur la définition d'une ontologie décidable modélisant l'ensemble des connaissances contenues dans l'environnement virtuel 3D pour enrichir sémantiquement l'environnement d'une simulation multi-agents.Cette ontologie décidable a pour but d'offrir la possibilité d'intégrer les moteurs d'inférence sémantique au c\oe{}ur de la modélisation de comportements d'agents mobiles dans un environnement virtuel. / This thesis focuses on multi-agent simulation applied to the simulation of individuals in virtual 3D buildings. To do this, our work suggests to capitalize on the experience gained in the field of semantic web ontologies and inference engines to facilitate the design and development of intelligent behavior for agents operating in virtual worlds. The goal is to provide to agents a generic approach to managing their representation of the world and reason about this representation. For this, the central problem is based on the definition of a decidable ontology modeling all of the knowledge contained in the virtual 3D environment to enrich semantically the environment of a multi-agent simulation. This decidable ontology aims to provide an opportunity to integrate semantic inference engine at the heart of modeling behavior of mobile agents in a virtual environment.

L’Internet des Objets (IdO) intègre les réseaux de capteurs à Internet, et ouvre la voie pour des systèmes ou des écosystèmes ayant pour but d’aider les gens à vivre dans des mondes à la fois physiques et cybernétiques. L’IdO offre l’omniprésence d’objets capables d'interagir les uns avec les autres et de coopérer avec leurs voisins pour atteindre des objectifs communs. Ces objets dits"Intelligents" (OI), peuvent détecter l'environnement et communiquer avec d’autres objets. La création d’OI et de systèmes d’IdO fait intervenir des acteurs d’expertises très diverses. Ainsi, il devient indispensable d’avoir des descriptions standardisées et sémantiques pour résoudre les problèmes liés à l’interopérabilité et l’hétérogénéité sémantique entre les différentes ressources disponibles d’une part, et entre les différents intervenants à la conception/fabrication des OI, d’autre part. De ce fait, nous avons proposé le Framework sémantique et générique FSMS, structuré en un ensemble de modules ontologiques pour la conception/fabrication d’un OI. Une méthodologie de support à ce Framework a été proposée. Elle se fonde sur les mêmes modules ontologiques identifiés dans la composante sémantique du FSMS. Ces modules ontologiques forment l’ontologie SMS pierre angulaire de cette thèse. Un processus générique basé sur une description sémantique des composants structurels et comportementaux d’un OI a été également proposé en vue d'une gestion intelligente de la conceptiond’un OI. Ce processus a ensuite été mis en application pour des Vêtements Intelligents de sport. Un OI étant destiné à être réutilisé à différents contextes d’usage, une approche de reconfiguration/adaptationdu fonctionnement de l'OI a été proposée. Celle-ci trouve à son tour son fondement dans l’ontologie modulaire SMS. / The Internet of Things (IoT) integrates sensor networks with the Internet, and paves the way for systems or ecosystems to help people live in both physical and cyber worlds. IoT offers the ubiquity of objects that are able to interact with each other and cooperate with their neighbors to achieve common goals. These objects, called "Smart" (SO), can detect the environment and communicate with other objects. The creation of SO and IoT system involves actors of very diverse expertise. Hence, it becomes essential to have standardized and semantic descriptions to solve the problems related to the interoperability and the semantic heterogeneity between the different available resources on the one hand, and between the different stakeholders designing/manufacturing the SO, on the other hand. Therefore, we have proposed the FSMS semantic and generic framework, which is structured into a set of ontological modules to design/manufacture a given SO. A support methodology for this framework has been equally proposed. It is based on the same ontological modules identified in the semantic component of the FSMS. These ontological modules form the SMS ontology that is proposed and constitutes the corner stone of this thesis. In order to intelligently manage an SO design, we proposed a generic process based on a semantic description of the structural and behavioral components of an SO. This process was thereafeter implemented for Smart Clothing of sports. This Sportswear is intended to be used in different contexts of use, an approach to reconfiguration/adaptation of the operation of the Smart Clothing has been proposed. This one is also based on the modular ontology SMS.

La notion Chaîne Logistique Globale fait l'objet d'une attention accrue de la part des entreprises depuis l'arrivée du phénomène de globalisation et de l'organisation de la production en " Juste à temps ". Ces deux phénomènes ont renforcé de manière significative les contraintes qui s'imposent sur la chaîne de production et ont obligé les logisticiens à répercuter ces contraintes sur leurs fournisseurs. A cela s'ajoute aujourd'hui de nouveaux types de contraintes, concernant la flexibilité, la gestion des flux synchrones et la traçabilité de la production pour satisfaire un marché de plus en plus volatile et exigeant. Dans ce contexte, la gestion des connaissances joue un rôle important en permettant de mieux appréhender la complexité, l'incertitude et les différentes dynamiques auxquelles l'organisation doit faire face. Les connaissances sont à la source des décisions car elles permettent de comprendre les différents éléments d'un problème à résoudre. Si on considère cette définition de la connaissance, l'échange de connaissances peut participer à l'amélioration de la maîtrise et de l'efficacité de la Chaîne logistique. Nous avons proposé, une démarche de mise en œuvre de l'échange de connaissances entre les partenaires de la chaîne logistique au niveau des relations et des projets entre acteurs. Cette démarche a fait l'objet d'un cas d'étude des relations d'un fabricant de mobilier Design avec ses fournisseurs, ses sous-traitants et ses clients. De plus, une proposition d'instrumentation informatique support basé sur les technologies du web sémantique a été proposée.

Ce travail considère les systèmes multi-agents pour la gestion d'un web sémantique d'entreprise basé<br>sur une ontologie. Dans le projet CoMMA, je me suis focalisé sur deux scénarios d'application:<br>l'assistance aux activités de veille technologique et l'aide à l'insertion d'un nouvel employé dans une organisation. Trois aspects ont été développés dans ce travail :<br>- la conception d'une architecture multi-agents assistant les deux scénarios, et l'approche organisationnelle descendante adoptée pour identifier les sociétés, les rôles et les interactions des agents ;<br>- la construction de l'ontologie O'CoMMA et la structuration de la mémoire organisationnelle en exploitant les technologies du Web sémantique ;<br>- la conception et l'implantation (a) des sous-sociétés d'agents chargées de la maintenance des annotations et de l'ontologie et (b) des protocoles supportant ces deux groupes d'agents, en particulier des techniques pour la distribution des annotations et des requêtes entre les agents.

Le premier chapitre montre que nos scénarios d'usages sont issus de problèmes de capitalisation, de gestion et de diffusion de connaissances. Nous étudions donc des mémoires individualisées (rattachées à un utilisateur donné), organisationnelles (rattachées à une organisation, notamment une entreprise) ou plus généralement communautaires (rattachées à une communauté d'intérêt ou de pratique). Nous donnons dans le premier chapitre des contextes d'application de nos travaux que nous utiliserons comme des scénarios motivants pour les chapitres suivants. Nous y définissons aussi notre positionnement en représentation des connaissances, notamment pour ce qui est de la représentation d'une mémoire à base d'ontologies.<br />Dans le deuxième chapitre, nous rappelons comment les formalismes à base de graphes peuvent être utilisés pour représenter des connaissances avec un degré variable de formalisation en fonction des besoins identifiés dans les scénarios d'application et des traitements à effectuer notamment pour la mise en place de webs sémantiques. Nous identifierons brièvement les caractéristiques de certains de ces formalismes qui sont utilisés dans nos travaux et les opportunités d'extensions qu'ils offrent. Nous synthétiserons aussi une initiative en cours pour factoriser la définition des structures mathématiques partagées par ces formalismes et réutiliser l'algorithmique des traitements communs à ces structures.<br />Dans le troisième chapitre nous expliquons que l'ontologie offre un support à d'autres types de raisonnement que la dérivation logique. Par exemple, la hiérarchie de notions contenue dans une ontologie peut être vue comme un espace métrique permettant de définir des distances pour comparer la proximité sémantique de deux notions. Nous avons mis en œuvre cette idée dans plusieurs scénarios comme l'allocation distribuée d'annotations, la recherche approchée ou le clustering. Nous résumons dans ce troisième chapitre diverses utilisations que nous avons faites des distances sémantiques et discutons notre position sur ce domaine. Nous donnons les scénarios d'utilisation et les distances utilisées dans un échantillon représentatif de projets que nous avons menés. Pour nous, cette première série d'expériences a permis de démontrer l'intérêt et le potentiel des distances, et aussi de souligner l'importance du travail restant à faire pour identifier et caractériser les familles de distances existantes et leur adéquation respective aux tâches pour lesquelles nos utilisateurs souhaitent être assistés.<br />Dans le quatrième chapitre, nous rappelons qu'un web sémantique, tel que nous en utilisons dans nos scénarios, qu'il soit public ou sur l'intranet d'une entreprise, repose généralement sur plusieurs serveurs web qui proposent chacun différentes ontologies et différentes bases d'annotations utilisant ces ontologies pour décrire des ressources. Les scénarios d'usage amènent souvent un utilisateur à formuler des requêtes dont les réponses combinent des éléments d'annotation distribués entre plusieurs de ces serveurs.<br />Ceci demande alors d'être capable :<br />(1) d'identifier les serveurs susceptibles d'avoir des éléments de réponse ;<br />(2) d'interroger des serveurs distants sur les éléments qu'ils connaissent sans surcharger le réseau;<br />(3) de décomposer la requête et router les sous-requêtes vers les serveurs idoines ;<br />(4) de recomposer les résultats à partir des réponses partielles.<br />Nous avons, avec le web sémantique, les briques de base d'une architecture distribuée. Le quatrième chapitre résume un certain nombre d'approches que nous avons proposées pour tenir compte de la distribution et gérer des ressources distribuées dans les webs sémantiques que nous concevons.<br />Les ontologies et les représentations de connaissances sont souvent dans le cœur technique de nos architectures, notamment lorsqu'elles utilisent des représentations formelles. Pour interagir avec le web sémantique et ses applications, le cinquième chapitre rappelle que nous avons besoin d'interfaces qui les rendent intelligibles pour les utilisateurs finaux. Dans nos systèmes d'inférences des éléments de connaissances sont manipulés et combinés, et même si les éléments de départ étaient intelligibles, l'intelligibilité des résultats, elle, n'est pas préservée par ces transformations.<br />Actuellement, et dans le meilleur des cas, les concepteurs d'interfaces mettent en œuvre des transformations ad hoc des structures de données internes en représentations d'interface en oubliant souvent les capacités de raisonnement que pourraient fournir ces représentations pour construire de telles interfaces. Dans le pire des cas, et encore trop souvent, les structures de représentation normalement internes sont directement mises à nu dans des widgets sans que cela soit justifié et, au lieu d'assister l'interaction, ces représentations alourdissent les interfaces.<br />Puisqu'elles reçoivent les contributions d'un monde ouvert, les interfaces du web sémantique devront être, au moins en partie, générées dynamiquement et rendues pour chaque structure devant rentrer en contact avec les utilisateurs. Le cinquième et dernier chapitre souligne cette opportunité croissante d'utiliser des systèmes à base d'ontologies dans l'assistance aux interactions avec nos utilisateurs.

RDF est un langage de représentation des connaissances dédié à l'annotation des ressources dans le Web Sémantique. Bien que RDF peut être lui-même utilisé comme un langage de requêtes pour interroger une base de connaissances RDF (utilisant la conséquence RDF), la nécessité d'ajouter plus d'expressivité dans les requêtes a conduit à définir le langage de requêtes SPARQL. Les requêtes SPARQL sont définies à partir des patrons de graphes qui sont fondamentalement des graphes RDF avec des variables. Les requêtes SPARQL restent limitées car elles ne permettent pas d'exprimer des requêtes avec une séquence non-bornée de relations (par exemple, Existe-t-il un itinéraire d'une ville A à une ville B qui n'utilise que les trains ou les bus?"). Nous montrons qu'il est possible d'étendre la syntaxe et la sémantique de RDF, définissant le langage PRDF (pour Path RDF) afin que SPARQL puisse surmonter cette limitation en remplaçant simplement les patrons de graphes basiques par des graphes PRDF. Nous étendons aussi PRDF à CPRDF (pour Constrained Path RDF) permettant d'exprimer des contraintes sur les sommets des chemins traversés (par exemple, "En outre, l'une des correspondances doit fournir une connexion sans fil."). Nous avons fourni des algorithmes corrects et complets pour répondre aux requêtes (la requête est un graphe PRDF ou CPRDF, la base de connaissances est un graphe RDF) basés sur un homomorphisme particulier, ainsi qu'une analyse détaillée de la complexité. Enfin, nous utilisons les graphes PRDF ou CPRDF pour généraliser les requêtes SPARQL, définissant les extensions PSPARQL et CPSPARQL, et fournissons des tests expérimentaux en utilisant une implémentation complète de ces deux langages.

Cette thèse présente une application et des extensions des principes et des technologies relatives au Web sémantique pour la construction d'un portail dédié à la gestion des connaissances en cancérologie. OWL, langage de représentation d'ontologies, est notamment employé pour la représentation des connaissances contenues dans les référentiels, sortes de protocoles de décision médicaux. Les inférences associées à OWL sont utilisées pour l'aide à la décision dans le cadre de l'application des référentiels. Mais les connaissances contenues dans les référentiels ne permettent pas de prendre en compte toutes les situations et nécessitent d'être adaptées pour certains cas particuliers. Pour cette raison, nous proposons une extension des technologies du Web sémantique afin de permettre la représentation de connaissances d'adaptation et l'implémentation d'un mécanisme de raisonnement à partir de cas (RÀPC) intégré à l'infrastructure du Web sémantique. Par ailleurs, dans des domaines complexes tels que la cancérologie, coexistent différents points de vue, c'est-à-dire différentes façons de considérer les connaissances du domaine et différentes façons de les utiliser. La notion d'ontologie ne permet pas de prendre en compte cette multiplicité de points de vue. Pour cette raison, nous avons étudié les formalismes de représentation des connaissances intégrant de façon explicite la notion de point de vue. Nous nous appuyons sur le langage C-OWL afin d'établir une représentation multi-points de vue des connaissances contenues dans les référentiels en accord avec les technologies du Web sémantique. Sur la base de cette représentation multi-points de vue en C-OWL, un mécanisme de RÀPC décentralisé est défini. Celui-ci exploite les multiples points de vue pour distribuer le RÀPC en différents processus. Les relations existant entre les points de vue sont quant à elles utilisées pour l'échange de connaissances et la collaboration entre ces différents processus. Au travers de l'application en cancérologie, la représentation multi-points de vue montre ainsi des apports concernant les difficultés inhérentes à l'ingénierie des connaissances (acquisition, évolution), la mise en oeuvre du mécanisme de RÀPC (utilisation de plusieurs cas, combinaison de points de vue) et le « passage à l'échelle » des mécanismes de raisonnements pour le Web sémantique, RÀPC compris.

Le web sémantique est un nouveau paradigme web qui fournit un cadre commun pour des données devant être partagées et réutilisées à travers des applications, en franchissant les frontières entre les entreprises et les communautés. Le problème majeur que l'on rencontre à présent, est la manière de relier les informations provenant de différentes sources, celles-ci utilisant souvent une syntaxe et une sémantique différentes. Puisqu'aujourd'hui, la plupart des informations sont gardées dans des bases de données relationnelles, l'intégration de source de données relationnelle dans le web sémantique est donc très attendue.<br /> L'objectif de cette thèse est de fournir des méthodes et des techniques pour résoudre ce problème d'intégration des bases de données. Nous proposons une approche combinant des représentations de schémas à base d'ontologie et des logiques de descriptions. Les schémas de base de données sont conçus en utilisant la méthodologie ORM. La stabilité et la flexibilité de ORM facilite la maintenance et l'évolution des systèmes d'intégration. Un nouveau langage d'ontologie web et ses fondements logiques sont proposées afin de capturer la sémantique des sources de données relationnelles, tout en assurant le raisonnement décidable et automatique sur les informations provenant des sources. Une traduction automatisée des modèles ORM en ontologies est introduite pour permettre d'extraire la sémantique des données rapidement et sans faillibilité. Ce mécanisme prévoit la coexistence d'autre sources d'informations, tel que l'hypertexte, intégrées à l'environnement web sémantique.<br /> Cette thèse constitue une avancée dans un certain nombre de domaine, notamment dans l'intégration de données, l'ingénierie des ontologies, les logiques de descriptions, et la modélisation conceptuelle. Ce travail pourra fournir les fondations pour d'autres investigations pour intégrer les données provenant de sources relationnelles vers le web sémantique.