Le langage d'analyse et de description d'architectures (AADL) fait l'objet d'un intérêt croissant dans l'industrie des systèmes embarqués tempsréel. Il définit plusieurs catégories de composants, réparties en trois grandes familles (logiciel, matériel, système). Le travail réalisé durant cette thèse exploite les fonctionnalités offertes par AADL pour spécifier les besoins exacts d'une application et exprimer toutes les caractéristiques tant fonctionnelles que non fonctionnelles dimensions temporelle et spatiale), afin de la produire automatiquement. La méthodologie de production que nous proposons génère automatiquement, à partir d'une application décrite en AADL, une application décrite en BIP. BIP permet de mettre en place des systèmes robustes et sûrs en produisant un contrôleur d'exécution correct par construction et en fournissant un modèle formel. Les objectifs de ce processus de production sont : (1) fournir à AADL une sémantique formelle définie en termes de systèmes de transitions étiquetés ; (2) permettre l'analyse et la validation, c'est à dire, l'exploration exhaustive de l'espace des états du système, la détection des blocages potentiels et la vérification de certaines propriétés ; (3) permettre la génération d'une application exécutable pour simuler et déboguer les modèles AADL. Ces trois derniers points jouent en faveur de l'utilisation de méthodes formelles dans le cycle de développement.

L'ensemble des travaux présentés relève de l'Apprentissage Artificiel, et aborde l'apprentissage supervisé, ainsi que l'aide à la découverte par la fouille de données. On se place ici dans le cas où un problème d'apprentissage passe par l'exploration d'un "Espace de Recherche", constitué de représentations formées dans un certain langage d'énoncés. La structure cachée liant "énoncés" et sous-ensembles d'"objets", représentable dans un treillis intension/extension, permet en particulier de réduire l'espace de recherche dans les problèmes d'apprentissage supervisé. Je présente ensuite une forme d'"abstraction" ordonnée faisant varier le niveau de granularité des énoncés, ou des objets considérés, et garantissant que le treillis intension/extension est ainsi lui-même réduit. Certains travaux concernant la recherche de motifs séquentiels réquents, sont également interprétés du point de vue de cette relation intension/extension. Enfin, deux "paradigmes" nouveaux en apprentissage supervisé sont présentés, l'un traitant de la notion d'ambiguïté des exemples, l'autre étendant l'apprentissage supervisé cohérent dans un cadre collectif.

Cette thèse propose des modèles multi-agents réactifs fondés sur un cadre formel pour la vérification de propriétés et les valider par la simulation et l'expérimentation en considérant la navigation multi-véhicules comme domaine d'application. La navigation multi-véhicules soulève plusieurs problématiques : perception de l'environnement, communication inter-véhicule, évitement d'obstacle, ... Dans ce contexte, nous avons abordé plus particulièrement les aspects suivants : - Concernant la navigation multi-véhicules nous avons abordé deux problèmes spécifiques : la conduite en convoi ou platooning et la navigation autonome. En ce qui concerne la navigation autonome, nous avons mis l'accent sur l'évitement d'obstacles. - Concernant l'approche proposée : nous adoptons les systèmes multi-agents réactifs, dont les interac- tions sont inspirée de la physique. Pour la conduite en convoi, nous proposons un modèle d'interaction basé sur la physique classique. En ce qui concerne l'évitement d'obstacles, nous adoptant un modèle inspiré de la physique statistique. - Nous plaçons les systèmes multi-agents réactifs dans un cadre formel pour la vérification des pro- priétés, compte-tenu des contraintes de sécurité imposées par la classe d'applications cible. Pour faire face à la complexité des modèles, nous proposons une règle et une méthode de vérification compositionnelle. Cela nous a permis de vérifier la satisfaction d'une propriété de sûreté essentielle : la non-collision entre véhicules lors de la conduite en convoi. - Nous abordons également la question de la validation du système multi-agents par la simulation et l'expérimentation : nous avons contribué au développement d'un simulateur de la conduite en convoi et la navigation autonome. Le simulateur prend en compte les caractéristiques physiques des véhicules et est couplé à un outil de visualisation 3D. Nous avons aussi expérimenté nos modèles sur des véhicules tels que le Cycab et le GEM Car.

Une définition des systèmes temps réel est que leur correction dépend de la correction fonctionnelle mais aussi du temps d'exécution des différentes opérations. Les propriétés temps réels sont alors exprimées comme des contraintes temporelles sur les opérations du système. Nous proposons dans cette thèse un autre point de vue où la correction est définie relativement à la validité temporelle des valeurs prises par les variables du système et aux flots de données qui parcourent le système. Pour définir ces conditions de validité, nous nous intéressons au rythme de mise à jour des variables mais aussi aux liens entre les valeurs des différentes variables du système. Une relation dite d'observation est utilisée pour modéliser les communications et les calculs du système qui définissent les liens entre les variables. Un ensemble de relations d'observation modélise l'architecture et les flots de données du système en décrivant les chemins de propagation des valeurs dans le système. Les propriétés temps réels sont alors exprimées comme des contraintes sur ces chemins de propagation permettant d'assurer la validité temporelle des valeurs prises par les variables. La validité temporelle d'une valeur est définie selon la validité temporelle des valeurs des autres variables dont elle dépend et selon le décalage temporel logique ou événementiel introduit par les communications ou les calculs le long des chemins de propagation. Afin de prouver la satisfiabilité d'une spécification définie par une telle architecture et de telles propriétés, nous construisons un système de transitions à état fini bisimilaire à la spécification. L'existence de ce système fini est justifiée par des bornes sur le décalage temporel entre les variables du système. Il est alors possible d'explorer les exécutions définies par ce système de transitions afin de prouver l'existence d'exécutions infinies satisfaisant la spécification.

Cette thèse a pour cadre la spécification et la vérification de systèmes informatiques distribués, concurrents ou réactifs au moyen de graphes infinis associés à des spécifications de Thue et à certaines machines. Nous montrons que la classe des graphes des spécifications de Thue est fermée par produit synchronisé. Nous établissons aussi ce fait pour la classe des graphes des machines de Turing et pour certaines de ses sous-classes. Nous nous intéressons également à la conservation par produit synchronisé de la décidabilité de la théorie du premier ordre de graphes infinis. Nous montrons que le produit synchronisé de graphes de machines à pile restreint à sa partie accessible depuis un sommet donné à une théorie du premier ordre qui n'est pas décidable. Cependant, le produit synchronisé de graphes sans racine distinguée et dont la théorie du premier oordre est décidable a une théorie du premier ordre qui est décidable. Enfin nous mettons en évidence des liens qui unissent les graphes des machines de Turing à ceux des spécifications de Thue.

Il n'existe pas d'outils clé en main pour extraire des connaissances de textes et le passage de la langue naturelle à des connaissances est très fortement contextualisé et dépendant de la tâche que l'on s'est fixée. Nous montrons que le défi d'extraction de connaissances à partir de textes reste aujourd'hui très vaste, avec de très nombreuses pistes de recherche que ce soit en lien avec des approche de type recherche d'information, traitement automatique des langues, fouille de données ou représentation des connaissances. Chacun de ces domaines de recherche recensent de nombreux sous-domaines tous très actifs. Le projet de recherche que je souhaite développer peut être vu comme un chemin au travers de ces domaines qui vise à créer un continuum (sémantique) entre les différentes étapes de la fouille de textes. L'extraction de connaissances à partir de textes est avant tout une construction de connaissances et suppose une cohérence méthodologique entre les différentes étapes de la fouille de textes. J'ai fait le choix d'ancrer mes travaux dans le domaine du formel en visant notamment une représentation des connaissances en logique, plus particulièrement en logique de descriptions. Malgré les restrictions liées à ce choix, notamment en ce qui concerne l'interaction avec des humains experts d'un domaine, la mise à jour, ou la correction d'une ontologie, une représentation formelle reste à mon sens la solution pour raisonner sur les textes et assurer la cohérence d'une ontologie. Si le but final d'un processus de fouille est de construire une représentation formelle qui puisse être le support de raisonnements, je me suis concentré dans ce projet de recherche sur la construction des connaissances en exploitant des méthodes à base de motifs, d'extraction de règles d'association ou de l'analyse formelle de concepts. L'intérêt de ces approches est qu'elles assureront un lien constant entre les textes et les connaissances. La modification des textes engendre une modification des connaissances et inversement la modification des connaissances (les ressources externes par exemple) modifient l'annotation des textes et l'ontologie. Des environnements coopératifs pourraient à terme intégrer nos travaux et faciliter ainsi la synergie entre les processus humains et les processus automatiques.

La programmation par aspects est un paradigme de programmation qui permet de mieux séparer les préoccupations d'une application. Un aspect est défini pour chaque préoccupation qui ne peut pas être isolée dans un module. Les aspects sont ensuite ajoutés au programme de base par un processus automatique appelé tissage. Cependant, l'expressivité des langages d'aspect généraux permet de modifier totalement la sémantique du programme de base (par ex., un aspect peut remplacer certains appels de méthode par du code arbitraire). Ce comportement peut entraîner la perte des avantages (lisibilité, maintenabilité, réutilisabilité, etc.) d'une meilleure modularisation des préoccupations. Il devient impossible de raisonner sur le programme de base sans regarder le programme tissé. Cette thèse apporte une réponse aux problèmes ci-dessus en définissant des catégories d'aspects dont l'impact sur la sémantique du programme de base reste sous contrôle. Pour chaque catégorie d'aspects, nous déterminons l'ensemble des propriétés du programme de base qui est préservé par tissage. L'appartenance d'un aspect à une catégorie est garantie par construction grâce à des langages d'aspect dédiés pour chaque catégorie. L'utilisation de ces langages assure que le tissage préservera l'ensemble des propriétés associé à la catégorie concernée. Les propriétés préservées sont représentées comme des sous ensembles de LTL et de CTL*. Nous prouvons formellement que quelque soit le programme de base, le tissage de n'importe quel aspect d'une catégorie préserve les propriétés de la catégorie correspondante. Ces langages et catégories sont définis dans un cadre formel indépendant de tout langage de base ou d'aspect. L'expressivité de ce cadre est montrée en décrivant des primitives complexes de langages d'aspect comme AspectJ et CaesarJ et en effectuant une preuve de correction de transformation d'aspect.

Malgré de nombreuses lacunes au niveau sécurité, les équipements sans-fil deviennent omniprésents: au travail, au café, à la maison, etc. Malheureusement, pour des raisons de convivialité, de simplicité ou par simple ignorance, ces équipements sont souvent configurés sans aucun service de sécurité, sinon un service minimal extrêmement vulnérable. Avec de telles configurations de base, plusieurs attaques sont facilement réalisables avec des moyens financiers négligeables et des connaissances techniques élémentaires. Les techniques de détection d'intrusions peuvent aider les administrateurs systèmes à détecter des comportements suspects et à prévenir les tentatives d'intrusions. Nous avons modifié et étendu un outil existant (Orchids), basé sur la vérification de modèles, pour détecter des intrusions dans les réseaux sans-fil. Les attaques sont décrites de façon déclarative, à l'aide de signatures en logique temporelle. Nous avons tout d'abord développé et intégré, dans Orchids, notre propre module spécialisé dans l'analyse des événements survenant sur un réseau sans-fil 802.11. Par la suite, nous avons décrit, à l'aide de signatures, un certain nombre d'attaques, notamment, ChopChop - à notre connaissance, nous somme les premiers à détecter cette attaque -, ARP Replay, et la deauthentication flooding. Ces attaques ont ensuite été mises en oeuvre, puis détectées avec succès dans un environnement réel (trois machines: client, pirate et détecteur d'intrusion, plus un point d'accès). ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Sécurité, Détection d'intrusions, Réseaux sans-fil, Vérification de modèles.

Cette thèse a pour objet d'étudier l'influence de la discrétisation d'une équation différentielle sur les variétés stables et instables dans deux exemples concrets : l'équation logistique et l'équation du pendule. L'équation logistique est équivalente à un système qui admet deux points selles A et B. Il est connu que la variété stable en A coïncide avec la variété instable en B. En améliorant des résultats antérieures de A. Fruchard et R. Schäfke, nous montrons que les deux variétés ne coïncident plus pour l'équation discrétisée. La démonstration est basée sur une modification d'une approche développée par R. Schäfke et H. Volkmer. Nous construisons d'abord une solution formelle à coefficients polynomiaux. Ensuite, nous donnons une approximation asymptotique des coefficients de la solution formelle. Ces estimations nous permettent d'obtenir une quasi-solution c'est à dire une fonction qui vérifie l'équation aux différences avec une erreur exponentiellement petite, puis de déterminer le comportement asymptotique de la distance entre les deux variétés. Pour conclure, nous démontrons qu'une constante alpha dans le terme dominant de la distance entre les variétés n'est pas nulle et nous donnons une approximation précise de cette constante. La deuxième partie de cette thèse est consacrée à une étude analogue concernant l'équation du pendule et de sa discrétisation (Application standard). Des résultats similaires ont été obtenus par Lazutkin et al., mais la preuve que nous avons utilisée est complètement différente. Ce cas est plus difficile que le précédent parce qu'il s'agit d'une équation du second ordre.

La vérification des protocoles cryptographiques assure qu'il n'existe pas d'attaque possible lors d'une exécution du protocole face à un certain intrus ou permet de trouver une attaque. Nous affaiblissons "l'hypothèse de chiffrement parfait" : le seul moyen d'obtenir le contenu d'un message chiffré est de connaître la clef de déchiffrement. Si un protocole est prouvé sûr sous cette hypothèse, cela est insuffisant pour assurer qu'une information confidentielle échangée sur le réseau grâce à un protocole cryptographique entre deux participants reste secrète. Un des moyens pour affaiblir cette hypothèse de chiffrement parfait est de prendre en compte certaines propriétés algébriques dans le modèle de vérification afin d'analyser de manière plus réaliste les protocoles. Nous développons une approche formelle pour la vérification de la propriété de secret d'information pour les protocoles cryptographiques en présence de théories équationnelles et de l'homomorphisme.