Dans cette thèse, les mécanismes d'implantation efficace d'algorithmes d'ordonnancement dans des langages de programmation parallèle de haut niveau sont étudiés. Ces mécanismes sont basés sur les principes de dégénération séquentielle et distribuée. La dégénération séquentielle consiste à optimiser les coûts de création de tâches lorsqu'il n'est pas nécessaire de générer plus de parallélisme. La dégénération distribuée consiste à générer automatiquement une exécution distribuée aussi proche que possible de celle du programme équivalent écrit avec une bibliothèque de communication de type MPI. Dans l'objectif de proposer un couplage efficace de ces deux mécanismes, plusieurs protocoles de cohérence mémoire permettant d'implanter des couches de mémoire partagée distribuée sont comparés. Cette étude permet de valider l'efficacité du protocole "flot de données" que nous proposons lorsque le nombre de tâches déplacées lors de l'exécution du programme est faible. Un mécanisme de pile distribuée permettant l'implantation de ce protocole est proposé. Il est basé sur une gestion efficace du flot de données couplé avec un mécanisme d'allocation performant. Ces mécanismes sont finalement implantés dans le langage Athapascan et validés pour des applications de simulation et d'optimisation combintoire.

Le but principal de cette thèse est d'étudier et de réaliser un émulateur performant de machines parallèles dotées d'une mémoire virtuelle partagée distribuée. Cet émulateur doit permettre d'évaluer la charge induite par des machines de ce type sur le réseau d'interconnexion, afin d'en choisir la meilleure topologie. Pour cela, ce travail est divisé en deux parties. La première est constituée d'une étude de l'éventail des techniques pouvant être utilisées lors de la construction d'une hiérarchie de mémoires ou lors du maintien de la cohérence des données contenues dans cette hiérarchie. La seconde partie décrit le fonctionnement de l'émulateur. Pour que celui-ci soit performant, il faut qu'il puisse faire varier un nombre important de paramètres de la machine émulée et qu'il puisse utiliser un grand nombre d'applications de taille significative. Pour cela, nous utilisons une technique qui permet de réellement exécuter les instructions et de ne simuler que les envois de pages sur le réseau. Les paramètres de l'émulateur sont le nombre de processeurs, les caractéristiques du réseau (débit, latence), et le type de maintien de la cohérence utilisé (5 possibles). En ce qui concerne les applications, il est possible de faire varier la taille et pour certaines la répartition des données. L'émulateur construit s'exécute au-dessus d'un micro-noyau MACH et d'un serveur UNIX. Il exploite certaines fonctionnalités du micro-noyau MACH, en particulier les paginateurs externes.

Les contraintes de déductibilité ont été introduites pour vérifier les protocoles cryptographiques. Cette thèse présente une procédure de décision pour le problème de satisfaisabilité des systèmes généraux de contraintes de déductibilité. Deux cas sont envisagés: la théorie de Dolev-Yao standard et son extension par un opérateur associatif, commutatif, idempotent. Le résultat est utilisé pour résoudre le problème de l'orchestration automatique et distribué de services Web sécurisés. Comme seconde application nous proposons une procédure pour décider la sécurité d'un nombre fini de sessions de protocole en présence de plusieurs intrus qui ne communiquent pas. Nous montrons également comment il est possible de détecter certaines attaques par réécriture qui exploitent le format des messages en XML.

L'étude d'un système à l'aide de simulations informatiques à événements discrets implique plusieurs activités: spéci cation du modèle conceptuel, description de l'architecture logicielle du modèle, développement des logiciels, scénarisation de la simulation, instrumentation, plani cation d'expérimentation, con guration des ressources de calcul, exécution, post-traitement et analyse, validation et de véri cation (V&V). De nombreux éléments logiciels sont requis pour remplir toutes ces activités. Toutefois, il est fréquent de créer un nouveau simulateur à partir de rien quand on commence une étude à l'aide de simulation. Dans ce cas il est nécessaire de développer de multiples outils prenant en charge les activités de la simulation. Cette thèse aborde le dé de la création de nouveaux simulateurs tout en réutilisant des modèles et des outils provenant d'autres simulateurs. En e et, la réutilisation de logiciel augmente la abilité, est moins sujette aux erreurs, permet une meilleure utilisation des expertises complémentaires, améliore la conformité aux normes, et accélère le développement. La réutilisation de logiciels peut être appliquée à toutes les activités de la simulation. Plusieurs problèmes doivent être résolus pour tirer pleinement pro t de la réutilisation. Dans cette thèse, nous abordons trois questions principales: Tout d'abord, nous étudions les solutions pratiques de réutilisation permettant de combiner un ensemble choisi d'éléments logiciels utiles pour la modélisation et la simulation, en incluant aussi bien les modèles, les moteurs de simulation, les algorithmes et les outils; Deuxièmement, nous nous concentrons sur les questions liées à l'instrumentation; Troisièmement, nous étudions le problème de l'intégration d'éléments logiciels provenant d'autres simulateurs dans un nouveau simulateur. Pour atteindre ces objectifs, nous étudions des techniques avancées de du génie logiciel, tels que le génie logiciel à base de composants (CBSE) et la programmation orientée aspect, sur lesquels nous construisons une solution originale pour la modélisation et la simulation à l'aide de multiples couches réutilisables. Nous avons développé un prototype d'architecture logicielle qui prouve la faisabilité de cette solution.

Mes travaux de recherche s'intéressent à la simulation distribuée et aux possibilités offertes par le paradigme pair-à-pair. Le modèle pair-à-pair est généralement asymétrique. Il est constitué de réseaux de machines totalement hétérogènes avec des configurations matérielles et des débits de connexion très variables. Les nœuds constituant un tel réseau sont hautement dynamiques et organisés de manière totalement décentralisée.<br /><br />Une étude comparative entre les deux paradigmes grille de calcul et pair-à-pair est présentée. Elle révèle que la taxonomie des systèmes de l'informatique répartie est simpliste et sommaire. Nous en présentons une autre plus raffinée. Elle prend en compte de nouveaux paramètres pouvant aider l'utilisateur à faire un choix entre les grilles de calculs et le modèle pair-à-pair.<br /><br />Ces nouveaux paramètres sont pris en compte dans le développement de la plate-forme PHAC (P2P-based Highly Available Computing Framework) présentée dans ce mémoire. Il s'agit d'un environnement de programmation de haut niveau qui permet de construire un réseau pair-à-pair hautement disponible et adapté aux besoins de l'utilisateur. La plate-forme tient compte des spécificités des réseaux pair-à-pair telles que la volatilité et l'hétérogénéité des pairs. La robustesse du réseau est étudiée selon une voie expérimentale. Les résultats montrent que le réseau est suffisamment robuste pour distribuer des simulations de manière transparente.

La simulation de systèmes complexes a pour objectif d'offrir une observation de la dynamique des systèmes étudiés dans un temps adapté à une interprétation scientifique. La simulation orientée agent permet de plus une observation multi-échelle du système considéré car elle s'appuie sur la description des entités granulaires composant celui-ci et leurs interactions. Le grand nombre d'entités nécessaires à la modélisation de systèmes large-échelle grêve cependant les performances en simulation. Ces travaux de recherche visent l'exécution de telles simulations en proposant de les appuyer sur un réseau de plates-formes de simulation. Après avoir identifié les exigences d'une telle approche, nous proposons une architecture agent pour la gestion de la cohérence de la simulation distribuée sur une infrastructure d'exécution flexible. Le système multi-agent formé par les agents répartis sur les plates-formes établit une plate-forme virtuelle exécutant la simulation sans adaptation du modèle simulé. Pour optimiser les performances, nous considérons la représentation du temps dans les simulations et les mécanismes agents d'interaction, notamment le modèle perception/influence sur l'environnement, afin d'établir un ordonnancement parallèle de la simulation. Nous complétons cette exécution parallèle en considérant l'équilibrage de charges dynamique. Ce dernier s'appuie lui aussi sur les informations incluent dans le modèle simulé et vise autant à maximiser l'exploitation de chacune des plates-formes qu'à assurer la flexibilité de la simulation vis à vis de la dynamique de l'infrastructure d'exécution. Ces concepts et algorithmes sont mis en œuvre dans la plate-forme GEAMAS-NG.

Les travaux exposés dans cette thèse sont de natures multiples mais visent tous à une meilleure compréhension du geste de saisie chez l'homme, que ce soit d'un point de vue comportemental, cinématique ou de contrôle. Lorsqu'il doit saisir un objet, l'homme s'appuie sur une structure de contrôle multi-niveaux ainsi que son expérience, ce qui lui permet d'estimer les mouvements à effectuer de manière très efficace avant même d'avoir commencé à bouger. Nous pensons que ce mode de commande peut apporter une solution innovante au double problème de l'atteinte et de la saisie par une main artificielle. Nous avons donc développé une architecture de commande distribuée reproduisant en partie ces mécanismes et capable de contrôler ce genre d'artefacts de manière efficace, déclinée en plusieurs versions en fonction du niveau de contrôle souhaité. Elle est constituée d'un ensemble d'unités d'appariement s'inspirant des structures présentes dans le Système Nerveux Central : chacune a en charge une partie du problème global à résoudre, elles intègrent des informations en provenance de la consigne et/ou d'autres unités à travers des échanges parfois redondants, et elles s'appuient sur un algorithme d'apprentissage supervisé. Afin de mieux comprendre les principes qui sous-tendent le mouvement humain nous nous sommes aussi intéressés à la modélisation de la main et du geste de saisie, que ce soit à travers un protocole d'expérimentation chez l'homme ou l'analyse de données médicales et vidéos chez le singe

La complexité croissante des systèmes industriels en termes d'expansion, d'hétérogénéité et de décentralisation entraine de plus en plus de contraintes dans leur fonctionnement. Ces contraintes ont souvent une composante temporelle. Des techniques, telles que les systèmes multi-agents, sont bien adaptées au caractère hétérogène et décentralisé de ces systèmes, elles sont de plus en plus souvent utilisées dans les applications telles que : contrôle, supervision, simulation, pilotage des travaux existent sur la représentation du temps dans la modélisation et le raisonnement sur les systèmes industriels. Dans le contexte multi-agents, peu de travaux prennent en compte ce facteur temporel explicitement et il est quasiment absent de tous les aspects sociaux de l'agent. Dans cette thèse, nous proposons et définissons une société d'agents temporels qui permet la prise en compte explicite du temps a la fois dans le raisonnement individuel et le raisonnement social au sein de l'agent. L'accent est mis d'une part sur l'interaction et d'autre part sur les différents types de dépendances qui existent entre agents et leur évolution au cours du temps. Ce modelé générique, a été applique à la supervision par reconnaissance de scenarios temporels, domaine dans lequel l'exécution des différentes taches est extrêmement contrainte par le temps. Le système stars est une implémentation du modèle. Il permet une reconnaissance distribuée des scenarios par un ensemble d'agents utilisant un raisonnement temporel.

Les réseaux informatiques connaissent une expansion rapide à l'heure actuelle. Il devenait nécessaire de faire évoluer l'informatique centralisée vers une informatique distribuée car les systèmes d'informations sont par nature répartis. Mais cette évolution n'a été possible que grâce à des progrès réalisés dans plusieurs domaines : la technologie (micro-électronique, transmission) et les techniques informatiques avancées nécessaires au développement des réseaux (commutation de paquets, architecture de réseaux). La définition d'une architecture est de première importance car les réseaux sont des systèmes complexes. Déjà, des constructeurs informatiques proposent des architectures qui leur sont propres : SNA chez IBM, DSA chez Bull, DECNET chez DEC, BNA chez Burrough, etc ... Toutes ces architectures sont basées sur une technique de structuration habituellement utilisée à l'heure actuelle : la structuration en couches. Cette technique permet de séparer nettement les fonctions réseaux et donc de faciliter la conception, la réalisation, l'évolution d'un réseau.

Dans le contexte des réseaux à grande échelle, la prise en compte des pannes est une nécessité évidente. Ce document s'intéresse à l'approche auto-stabilisante qui vise à concevoir des algorithmes se ''réparant d'eux-même ' en cas de fautes transitoires, c'est-à-dire de pannes impliquant la modification arbitraire de l'état des processus. Il se focalise sur deux contextes différents, couvrant la majeure partie de mes travaux de recherche ces dernières années. La première partie du document est consacrée à l'algorithmique auto-stabilisante pour les réseaux de processus. La seconde partie du document est consacrée quant à elle à l'algorithmique auto-stabilisante pour des entités autonomes (agents logiciels, robots, etc.) se déplaçant dans un réseau.