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Contracts are legally enforceable agreements between two or more parties. The agreements can contain temporally based conditions, such as actions taken by the contract parties or events that happen, that trigger changes to the state of the contract when the conditions become true. Since the structure of these conditions can be very complex, it can be difficult to write contracts in a natural language in a clear and unambiguous way. A better approach is to have a formal language with a precise semantics to represent contracts. Contracts expressed in such a language have a mathematically precise meaning and can be written, analyzed, and manipulated by software. This thesis presents FCL, a formal language with a precise semantics for writing general contracts that may depend on temporally based conditions. Motivated by carefully selected examples of contracts, we derive a set of desirable requirements that a formal language of contracts should support. Based on the requirements, we clearly de ne the notion of contract and address what it means to fulfill or breach a contract. We present the formal syntax and semantics of FCL. We also successfully formalize different kinds of contracts in FCL and develop a reasoning system for FCL. / Thesis / Doctor of Philosophy (PhD)

Les travaux développés dans cette thèse empruntent trois directions principales. D'une part, une étude attentive des propriétés de l'automate universel d'un langage rationnel a été menée. Cet automate fini (introduit sous une forme sensiblement différente par J.H. Conway) accepte le langage et a la particularité de contenir l'image par morphisme de n'importe quel automate équivalent. Nous donnons un algorithme pour le construire à partir de l'automate minimal. L'exploitation des propriétés de l'automate universel d'un langage réversible nous a permis de montrer qu'il existe un sous-automate quasi-réversible (à partir duquel on peut facilement construire un automate réversible) de l'automate universel équivalent. De plus, il existe un tel sous-automate sur lequel on peut calculer une expression rationnelle qui représente le langageavec une hauteur d'étoile minimale. D'autre part, nous donnons un algorithme pour décider la séquentialité d'une série (max,+) ou (min,+) réalisée par par un automate sur un alphabet à une lettre. La complexité de cet algorithme ne dépend que de la structure de l'automate et non des valeurs des coefficients. Nous présentons aussi un algorithme qui permet de procéder directement à la déterminisation d'un automate réalisant une série séquentielle et, si ce n'est pas le cas, à l'obtention d'un automate équivalent non ambigu. Ce dernier point rejoint le résultat de Stéphane Gaubert qui montre qu'on peut obtenir une expression (et donc un automate) non ambiguë pour n'importe quel série (max,+) rationnelle sur une lettre. Enfin, nous proposons un algorithme pour construire, à partir d'une expression rationnelle avec multiplicité, un automate qui représente la même série. Cet algorithme, qui est la généralisation des travaux d'Antimirov, permet d'obtenir explicitement un ensemble fini d'expressions qui représentent un ensemble générateur du semi-module auquel appartiennent les quotients de la série rationnelle.

Les automates d'ordres, plus connus sous le nom de Message sequence Charts (MSC), ont connu une énorme popularité depuis les années 1990. Ce succès est à la fois académique et industriel. Les raisons de ce succès sont multiples : le modèle est simple et s'apprend très vite. De plus il possède une puissance d'expression supérieure à celle des automates finis, et pose des problèmes difficiles. L'apparente simplicité des MSCs est en fait trompeuse, et de nombreuses manipulations algorithmiques se révèlent rapidement être des problèmes indécidables. Dans ce document, nous revenons sur 10 années de recherches sur les Message Sequence Charts, et plus généralement sur les langages de scénarios, et tirons quelques conclusions à partir des travaux effectués. Nous revenons sur les propriétés formelles des Message Sequence charts, leur décidabilité, et les sous-classes du langage permettant la décision de tel ou tel problème. L'approche classique pour traiter un problème sur les MSCs est de trouver la plus grande classe possible sur laquelle ce problème est décidable. Un autre challenge est d'augmenter la puissance d'expression des MSCs sans perdre en décidabilité. Nous proposons plusieurs extensions de ce type, permettant la crétion dynamique de processus, ou la définition de protocoles de type "fenêtre glissante". Comme tout modèle formel, les MSCs peuvent difficilement dépasser une taille critique au delà de laquelle un utilisateur ne peut plus vraiment comprendre le diagramme qu'il a sous les yeux. Pour pallier à cette limite, une solution est de travailler sur de plus petits modules comportementaux, puis de les assembler pour obtenir des ensembles de comportements plus grands. Nous étudions plusieurs mécanismes permettant de composer des MSCs, et sur la robustesses des sous-classes de scénarios connues à la composition. La conclusion ce cette partie est assez négative: les scénarios se composent difficilement, et lorsqu'une composition est faisable, peu de propriétés des modèles composés sont préservées. Nous apportons ensuite une contributions à la synthèse automatique de programmes distribués à partir de spécification données sous forme d'automates d'ordres. Cette question répond à un besoin pratique, et permet de situer un role possible des scénarios dans des processus de conception de logiciels distribués. Nous montrons que la synthèse automatique est possible sur un sous ensemble raisonnable des automates d'ordres. Dans une seconde partie de ce document, nous étudions des applications possibles pour les MSCs. Nous regardons entre autres des algorithmes de model-checking, permettant de découvrir des erreurs au moment de la spécification d'un système distribué par des MSCs. La seconde application considérée est le diagnostic, qui permet d'expliciter à l'aide d'un modèle les comportement d'un système réel instrumenté. Enfin, nous regardons l'utilisation des MSCs pour la recherche de failles de sécurité dans un système. Ces deux applications montrent des domaines réalistes d'utilisation des scénarios. Pour finir, nous tirons quelques conclusions sur les scénarios au regard du contenu du document et du travail de ces 10 dernières années. Nous proposons ensuite quelques perspectives de recherche.

La virtualisation est une technologie dont la popularité ne cesse d’augmenter dans le monde de l’entreprise, et ce pour l’efficacité et la facilité de gestion qu’elle apporte. Cependant, le problème majeur de cette technologie est la sécurité. Dans cette thèse, nous proposons de renforcer la sécurité des systèmes virtualisés et nous introduisons de nouvelles approches pour répondre aux différents besoins en sécurité de cette technologie et aussi aux aspects liés à à son fonctionnement et son déploiement. Nous proposons une nouvelle architecture de supervision qui permet de contrôler la totalité de la plateforme virtualisée en temps réel. L’idée est de simuler une supervision décentralisée (plusieurs postes) sur un seul poste physique. Nous étudions les avantages et les limites de cette approche et nous montrons que cette solution est incapable de réagir é à un certain nombre d’attaques nouvelles. Comme remède, nous introduisons une nouvelle procédure qui permet de sécuriser les ressources critiques d’un système virtualisé pour s’assurer que des familles d’attaques ne peuvent être exécutées en ayant accès à ces ressources. Nous introduisons une variante de LTL avec de nouveaux opérateurs de passé et nous démontrons comment des politiques de sécurité formulées à l’aide de ce langage peuvent être facilement traduites en signatures d’attaques qui sont indispensables à la détection des intrusions dans le système. Nous analysons aussi l’impact d’une communication réseau non sécurisée entre machines virtuelles sur la sécurité globale du système virtualisé. Nous proposons un modèle d’une politique de sécurité multi-niveaux qui couvre la majorité des opérations liées au réseau et qui peuvent être exécutées par une machine virtuelle. Notre modèle couvre aussi des opérations de gestion de l’infrastructure virtualisée et étudie les contraintes de sécurité qui doivent être satisfaites. / Virtual machine technology is rapidly gaining acceptance as a fundamental building block in enterprise data centers. It is most known for improving efficiency and ease of management. However, the central issue of this technology is security. We propose in this thesis to enforce the security of virtualized systems and introduce new approaches that deal with different security aspects related not only to the technology itself but also to its deployment and maintenance. We first propose a new architecture that offers real-time supervision of a complete virtualized architecture. The idea is to implement decentralized supervision on one single physical host. We study the advantages and the limits of this architecture and show that it is unable to react according to some new stealthy attacks. As a remedy, we introduce a new procedure that permits to secure the sensitive resources of a virtualized system and make sure that families of attacks can not be run at all. We introduce a variant of the LTL language with new past operators and show how policies written in this language can be easily translated to attack signatures that we use to detect attacks on the system. We also analyse the impact that an insecure network communication between virtual machines can have on the global security of the virtualized system. We propose a multilevel security policy model that covers almost all the network operations that can be performed by a virtual machine. We also deal with some management operations and introduce the related constraints that must be satisfied when an operation is performed.

Cette thèse apporte plusieurs contributions dans le domaine des langages formels. Notre premier travail a été de montrer la pertinence des grammaires de graphes comme outil de démonstration de résultats fondamentaux sur les langages algébriques. Nous avons ainsi reformulé avec un point de vue géométrique les démonstrations du lemme des paires itérantes et du lemme de Parikh. Nous avons ensuite étendu aux graphes réguliers des algorithmes de base sur les graphes finis, notamment pour calculer des problèmes de plus court chemin. Ces extensions ont été faites par calcul de plus petits points fixes sur les grammaires de graphes. Enfin, nous avons caractérisé des familles générales de systèmes de récriture de mots dont la dérivation préserve la régularité ou l’algébricité. Ces familles ont été obtenues par décomposition de la dérivation en une substitution régulière suivie de la dérivation du système de Dyck / Pas de résumé en anglais

Les systèmes actuels d’improvisation musicales sont capables de générer des séquences musicales unidimensionnelles par recombinaison du matériel musical. Cependant, la prise en compte de plusieurs dimensions (mélodie, harmonie...) et la modélisation de plusieurs niveaux temporels sont des problèmes difficiles. Dans cette thèse, nous proposons de combiner des approches probabilistes et des méthodes issues de la théorie des langages formels afin de mieux apprécier la complexité du discours musical à la fois d’un point de vue multidimensionnel et multi-niveaux dans le cadre de l’improvisation où la quantité de données est limitée. Dans un premier temps, nous présentons un système capable de suivre la logique contextuelle d’une improvisation représentée par un oracle des facteurs tout en enrichissant son discours musical à l’aide de connaissances multidimensionnelles représentées par des modèles probabilistes interpolés. Ensuite, ces travaux sont étendus pour modéliser l’interaction entre plusieurs musiciens ou entre plusieurs dimensions par un algorithme de propagation de croyance afin de générer des improvisations multidimensionnelles. Enfin, nous proposons un système capable d’improviser sur un scénario temporel avec des informations multi-niveaux représenté par une grammaire hiérarchique. Nous proposons également une méthode d’apprentissage pour l’analyse automatique de structures temporelles hiérarchiques. Tous les systèmes sont évalués par des musiciens et improvisateurs experts lors de sessions d’écoute / Current musical improvisation systems are able to generate unidimensional musical sequences by recombining their musical contents. However, considering several dimensions (melody, harmony...) and several temporal levels are difficult issues. In this thesis, we propose to combine probabilistic approaches with formal language theory in order to better assess the complexity of a musical discourse, both from a multidimensional and multi-level point of view in the context of improvisation where the amount of data is limited. First, we present a system able to follow the contextual logic of an improvisation modelled by a factor oracle whilst enriching its musical discourse with multidimensional knowledge represented by interpolated probabilistic models. Then, this work is extended to create another system using a belief propagation algorithm representing the interaction between several musicians, or between several dimensions, in order to generate multidimensional improvisations. Finally, we propose a system able to improvise on a temporal scenario with multi-level information modelled with a hierarchical grammar. We also propose a learning method for the automatic analysis of hierarchical temporal structures. Every system is evaluated by professional musicians and improvisers during listening sessions

Thesis (Ph.D.)--Massachusetts Institute of Technology, Dept. of Electrical Engineering and Computer Science, 1982. / MICROFICHE COPY AVAILABLE IN ARCHIVES AND ENGINEERING. / Bibliography: leaves 228-232. / by Jay Stuart Kunin. / Ph.D.

Wang Yang. / Thesis (M.Phil.)--Chinese University of Hong Kong, 2005. / Includes bibliographical references (leaves 80-81). / Abstracts in English and Chinese. / Abstract --- p.i / 摘要 --- p.iii / Table of Contents --- p.iv / List of figures --- p.v / Introduction --- p.1 / Structuring analytical shape grammar --- p.1 / Shape grammar implementation --- p.5 / 3D ting tang generator --- p.7 / Chapter Chapter 1 --- Shape grammar: written grammar and implementations --- p.11 / Shape grammar --- p.11 / Written grammars --- p.12 / Analytical grammars --- p.13 / Shape grammar implementations --- p.14 / Chase's shape grammar system: user interaction mode and emergence --- p.15 / GEdit and Shaper 2D: graphic interface --- p.17 / Chapter Chapter 2 --- Understanding the task of creating ting tang --- p.20 / Model of work --- p.20 / Author of an shape grammar interpreter --- p.21 / What does this interpreter offer? --- p.22 / Before the interpreter: understanding ting tang and the ting tang grammar --- p.23 / The grammar by Li and the grammar for the generator --- p.24 / The process of creating a ting tang in the generator --- p.25 / Chapter Chapter 3 --- The interface and implementation --- p.30 / An illustrated example: --- p.30 / Stage one: --- p.32 / Stage two: --- p.50 / Stage three: install the 3-dimensional components --- p.58 / The two types of step: deterministic and nondeterministic steps --- p.65 / Stage one --- p.65 / Stage two --- p.70 / Stage three --- p.73 / The interface and user control --- p.73 / The back and forward buttons --- p.73 / The inquiry window --- p.74 / Chapter Chapter 4 --- Conclusion --- p.75 / Dynamic rules --- p.75 / Derivation and labels --- p.76 / The limited interface within AutoCAD --- p.77 / Fixed rules --- p.78 / References --- p.80

Quand on cherche à situer l'Inférence Grammaticale dans le paysage de la Recherche, on la place volontiers au sein de l'Apprentissage Automatique, qu'on place lui-même volontiers dans le champ de l'Intelligence Artificielle. Ainsi, dans leur livre de référence, Laurent Miclet et Antoine Cornuéjols préfèrent-ils parler d'Apprentissage Artificiel plutôt que d'Apprentissage Automatique, et consacrent-ils un chapitre complet à l'Inférence Grammaticale. C'est l'histoire du Machine Learning qui explique cette hiérarchie. Pourtant, en 2010, elle n'est pas toujours facile à justifier : combien de chercheurs dans le domaine du Machine Learning connaissent-ils le paradigme d'identification à la limite ? Et combien de chercheurs en Inférence Grammaticale maîtrisent-ils la théorie de la régularisation utilisée en optimisation ? Il suffit de suivre des conférences comme ICGI ou ECML pour constater que les communautés sont différentes, tant sur le plan de leurs motivations que sur celui de leurs cultures scientifiques. En outre, lorsqu'on étudie l'histoire des deux domaines, on observe des points de divergence depuis longtemps déjà. D'un autre côté, plusieurs éléments consolident cette hiérarchie. En effet, tous les algorithmes d'identification fournissent in fine des grammaires qui acceptent les données positives et rejettent les données négatives. Donc les grammaires peuvent être vues comme des sortes de classifieurs, et un algorithme d'Inférence Grammaticale comme un apprenant visant à résoudre un problème de classification. De même, le but de l'Inférence Grammaticale Stochastique est d'identifier des distributions de probabilité, et c'est une thématique qu'on retrouve également en Machine Learning. Ainsi, dans ce manuscrit, nous avons choisi d'étudier, à la lumière de nos travaux, les relations entre Inférence Grammaticale et Classification Supervisée.