Les travaux proposés dans cette thèse, effectuée dans le cadre du projet ANR TASCCC, présentent une technique de génération de tests à partir de modèles comportementaux en UML/OCL et de proprié- tés temporelles. Pour cela, nous décrivons un langage de propriétés temporelles inspiré des patrons de propriétés introduits par M. Dwyer et al.. Une propriété est définie comme la combinaison d'une portée, qui représente les exécutions du système dans laquelle un motif doit être satisfait. Nous associons à chaque portée et motif une sémantique à base d'automates particuliers, les automates de substitution. Par un mécanisme de substitution d'un automate de motif dans un automate de portée, nous obtenons un automate représentant la sémantique de la propriété. Nous avons ensuite défini des critères de couverture nominaux, inspirés des critères de couverture classiques sur les automates, spécifiques à nos automates de propriété. Ces critères se concentrent sur les informations supplémentaires apportées par la propriété originale, telles que ses évènements, sa portée et son motif. En complément, nous avons défini un critère de couverture qui, par le biais de mutation d'évènements de certaines transitions, permet de cibler des exécutions potentiellement dangereuses du système en tentant de provoquer les évènements interdits de la propriété. Ensuite, nous avons défini pour chaque critère un algorithme qui permet d'extraire des chemins dans l'automate, ciblant les éléments du critère considéré. Ces chemins sont traduits en scénarios dans un langage que nous avons défini. Enfin, un dépliage combinatoire de ces scénarios, éventuellement guidé par des directives de pilotage intégrées à celui-ci, permet la génération de cas de tests abstraits. Finalement, cette approche a été validée par une expérimentation sur une étude de cas dans ce document et sur GlobalPlatform, l'étude de cas de taille industrielle dans le cadre du projet TASCCC.

This document presents a synthesis of the research results conducted in the eld of software veri cation for model-driven engineering (MDE). MDE is becoming one of the dominant software engineering paradigms in the industry. The main characteristic of MDE is the use of software models and model manipulation operations as main artifacts in all software engineering activities. This change of perspective implies that correctness of models (and model manipulation operations) becomes a key factor in the quality of the nal software product. The problem of ensuring software correctness is still considered to be a Grand Challenge for the software engineering community. At the modellevel, we are still missing a set of tools and methods that helps in the detection of defects and smoothly integrates in existing MDE-based tool-chains without an excessive overhead. Characteristics of existing tools, which require designer interaction, deep knowledge of formal methods or extensive manual model annotations seriously impair its usability in practice. In this document, we present our pragmatic set of techniques for formal model veri cation to overcome these limitations. We call our techniques pragmatic because they try to nd the best trade-o between completeness of the veri cation and the usability of the process.

La transformation de modèles est une opération fondamentale dans l'ingénierie dirigée par les modèles. Elle peut être manuelle ou automatisée, mais dans ce dernier cas elle nécessite de la part du développeur qui la conçoit la maîtrise des méta-modèles impliqués dans la transformation. La génération de transformations de modèles à partir d'exemples permet la création d'une transformation de modèle en se basant sur des exemples de modèles sources et cibles. Le fait de travailler au niveau modèle permet d'utiliser les syntaxes concrètes définies pour les méta-modèles et ne nécessite plus une maîtrise parfaite de ces derniers.Nous proposons une méthode de génération de transformations de modèles à partir d'exemples basée sur l'Analyse Relationnelle de Concepts (ARC) permettant d'obtenir un ensemble de règles de transformations ordonnées sous forme de treillis. L'ARC est une méthode de classification qui se base sur des liens de correspondances entre les modèles pour faire émerger des règles. Ces liens étant un problème commun à toute les méthodes de génération de transformation de modèles à partir d'exemples, nous proposons une méthode basée sur des méthodes d'alignement d'ontologie permettant de les générer.

Le test constitue aujourd'hui la principale activité de validation d'un logiciel. Dans un contexte où l'on cherche à réduire les coûts et augmenter la qualité, il est essentiel de proposer des solutions de test automatisées et de veiller à la productivité des ingénieurs de test. Les travaux présentés dans ce mémoire ont l'ambition de contribuer à ces objectifs. Ces travaux se déclinent selon trois axes. Le premier axe concerne la génération de tests. L'originalité du travail se situe dans l'établissement de principes pour la production combinatoire de suites de test, à partir d'expressions abstraites. Ces principes ont été implantés dans un outil appelé Tobias. Lorsque de grandes suites de test sont produites, il est important d'automatiser l'oracle des tests. Un deuxième axe vise à évaluer l'utililisabilité des assertions pour établir le verdict des tests pour des applications domotiques. Les résultats montrent que les assertions sont effectivement utilisables, mais que l'exécution de ces applications dans un environnement réel non complètement contrôlable ou observable peut conduire en l'émission de verdicts biaisés. Ainsi, l'automatisation de la génération et de l'oracle permet de réduire le coût de la phase de test. Mais, pour réduire le coût du test, il est aussi important de considérer les facteurs internes au logiciel relatifs à la testabilité. De nombreuses métriques ont été proposées pour prédire et estimer la testabilité d'un système. Un troisième axe de recherche concerne l'évaluation la validation expérimentale de ces métriques. Les résultats des expérimentations démontrent que les métriques étudiées ne sont pas directement utilisables pour prédire le coût du test.

L'objectif principal de cette thèse est d'apporter des solutions à certaines problématiques du test combinatoire. Le test combinatoire consiste à générer des tests qui couvrent toutes les combinaisons de valeurs d'entrée définies. La première problématique de cette thèse, c'est que le test combinatoire peut générer un grand nombre de tests qui sont invalides par rapport à la spécification du système à tester (SUT). Ces tests invalides sont typiquement ceux qui échouent la pré-condition d'une opération du système. Ces tests invalides doivent être éliminés de l'ensemble des tests utilisés pour évaluer le SUT, car ils conduisent à des verdicts non concluant. Comme solution, nous proposons de coupler la technique de test combinatoire à une technique d'animation qui repose sur une spécification pour filtrer les tests invalides. Dans notre travail, les tests combinatoires sont générés à partir d'un patron de test. Il est essentiellement défini comme une séquence d'appels d'opération, en utilisant un ensemble de valeurs pour les paramètres. Le dépliage d'un patron de test complexe, où plusieurs valeurs d'entrée sont utilisées, peut être soumis à une explosion combinatoire, et il est impossible d'avoir des tests valides à partir du patron de test. Il s'agit d'une deuxième problématique de cette thèse. Comme solution, nous proposons un processus de dépliage et d'animation incrémental qui permet de filtrer à un stade précoce (dans la séquence d'appels d'opération) les tests invalides, et donc de maîtriser l'explosion combinatoire. D'autres mécanismes de filtrage sont proposés, pour filtrer les tests qui ne couvrent pas certains comportements d'opération ou ne remplissent pas une propriété donnée. Le nombre de tests générés à partir d'un patron de test peut être trop grand pour être exécuté sur un SUT avec ressources mémoires et processeurs limitées. Ce problème est connu sous le nom de problème de réduction de suites de tests, et il représente la troisième problématique de cette thèse. Comme solution, nous proposons une nouvelle technique de réduction de suites de tests basée sur les annotations (appelés tags) insérées dans le code source ou la spécification du SUT. L'exécution / animation de tests génère une trace des annotations couvertes. Sur base de cette trace d'exécution, une famille de relations d'équivalence est proposée, pour réduire une suite de tests, en utilisant les critères d'ordre et de nombre de répétitions des tags couverts.

Ce travail de recherche aborde la fiabilité de la coordination de services exprimée comme des propriétés non-fonctionnelles (e.g. la performance, la sécurité, l'atomicité, la persistance, etc.) qui doivent être assurées et renforcées en cours d'exécution. Les systèmes existants, les modèles et les langages fournissent aujourd'hui des solutions ad hoc qui tissent la logique applicative avec les aspects non-fonctionnels, conduisant à des applications difficiles à faire évoluer et à maintenir. Notre approche favorise la séparation et la personnalisation d'aspects tels que la fiabilité. Nous proposons le modèle de contrats COBA pour décrire l'association des propriétés nonfonctionnelles à une coordination de services, et l'évaluation des contrats grâce aux stratégies pour les vérifier et les renforcer en cours d'exécution. Une expérimentation et une validation du modèle ont été réalisées à travers la mise en oeuvre de ROSE, un moteur d'exécution de coordinations de services fiables.

Ce mémoire de thèse d'habilitation présente une synthèse des travaux de recherche et le projet de Camille Salinesi dans le domaine de l'Ingénierie des Exigences.

Aujourd'hui, les éditeurs logiciels ne conçoivent, développent et ne maintiennent plus leur offre logicielle avec comme cible un client unique. Au contraire, les offres logicielles sont conçues pour cibler plusieurs entités. Par conséquent, ces applications doivent s'intégrer dans des environnements différents et s'adapter aux besoins des clients. Ainsi, les produits logiciels développés ne sont plus des programmes uniques, mais des familles de produits. Les systèmes configurables facilitent la création de ces familles de produits. Grâce à eux il est possible de créer un produit logiciel en sélectionnant les fonctionnalités qui seront intégrées. Cependant, la validation de ces systèmes est une tâche complexe. Un système configurable peut générer plusieurs millions de configurations possibles. Il ne s'agit donc plus de valider un seul et unique produit, mais un ensemble de produits. Cet important nombre de configurations est un problème pour les personnes chargées de la validation. Nous proposons trois contributions qui visent à mieux répondre aux problématiques liées à la variabilité lors des projets de test : une présentation détaillée de deux projets de test industriels faisant face à des problématiques de variabilité issus de deux entreprises : Cisco et Orange ; une méthode originale basée sur les techniques de programmation par contraintes pour extraire des configurations de test qui respectent le critère Pairwise à partir d'un modèle explicite de la variabilité ; une comparaison de cette approche par rapport aux techniques de l'état de l'art et une étude de l'application de cette technique de test sur deux projets de tests industriels.

La spécification d’un système industriel nécessite la collaboration d’un ingénieur connaissant le système à modéliser et d’un ingénieur connaissant le langage de modélisation. L'utilisation d'un langage de spécification graphique, tel que les ASTD (Algebraic State Transition Diagram), permet de faciliter cette collaboration. Dans cette thèse, nous définissons une méthode de spécification graphique et formelle qui combine les ASTD avec les langages Event-B et B. L’ordonnancement des actions de la spécification est décrit par les ASTD et le modèle de données est décrit dans la spécification Event-B. La spécification B permet de vérifier la cohérence du modèle : les événements Event-B doivent pouvoir être exécutés lorsque les transitions associées doivent l’être. Un raffinement combiné des ASTD et d’Event-B permet la spécification incrémental du système. Afin de valider son apport, la méthode de spécification a été utilisée pour la spécification de cas d’études / Specifying industrial systems requires collaboration between an engineer that knows how the system works and an engineer that know the specification language. Graphical specification languages can help this collaboration. In this PhD Thesis a method is defined that combines ASTD (Algebraic State Transition Diagram), a formal graphical notation, with B and Event-B langagues. The ordering of actions is specified using ASTD and the data model is specified using Event-B. B specification is used to verify the consistency of the model : Event-B events have to be executed when the corresponding transitions have to be executed. A combined refinement allows to incrementaly design the system

Nos activités quotidiennes impliquent des déplacements sur différents types de sol. Pour des personnes souffrant d'un trouble d’équilibre ou de perte d'autonomie, marcher sur certains sols pourrait s’avérer difficile. Il est d’ailleurs connu que 44% des chutes surviennent en trébuchant ou en glissant sur une surface. Ainsi, en raison du risque de chute que représenteraient certains sols, le premier facteur de risque qui devrait être étudié serait le type de sol. Dans cette thèse, nous présentons l'utilisation d'une chaussure interactive pour la différenciation automatique de six types de sol qui possèdent des propriétés physiques différentes. L'analyse de leur vibration lors du coup de talon a permis de les différencier. En effet, un coup de talon au sol donne une approximation de la réponse impulsionnelle du sol, qui peut être analysée aussi bien dans le domaine temporel que fréquentiel. À partir de ces analyses, un indice permettant la différenciation a été calculé. À l'aide d'un second prototype amélioré et adapté aux tailles des pieds, des personnes atteintes de la maladie de Parkinson (PAMP) ; des personnes âgées sans cette maladie et des jeunes adultes en bonne santé ont effectué deux tests cliniques sur différents types de sol. Un indice du risque de chute en fonction des paramètres d’équilibre est également calculé. De cette deuxième expérience, nous avons conclu que le type de sol affecte grandement l’équilibre humain, les paramètres de la marche et donc le niveau du risque de chute. Dans l’objectif de normaliser les paramètres de la marche, plusieurs recherches ont démontré les effets positifs d’une stimulation auditive et/ou visuelle sur les troubles d’équilibre en particulier chez les PAMP. Cependant, dans ces travaux, peu d'études ont évalué l’effet de la stimulation vibrotactile sous la plante du pied tout en la comparant aux autres types de stimulation. Ainsi, dans une troisième partie de notre thèse, nous avons utilisé et comparé trois types de stimulation (auditive, visuelle et vibrotactile). La fréquence de la stimulation a été fixée à 10% au-dessus de la cadence calculée sur le sol ayant le plus faible risque de chute. En fonction de la cadence obtenue, le second prototype (une semelle interactive) peut activer une stimulation vibrotactile visant à améliorer la marche et le contrôle de l'équilibre. Afin d’évaluer l’effet des stimulations utilisées sur le niveau du risque de chute sur un sol, nous avons comparé ces derniers résultats (avec stimulation) avec ceux obtenus dans la deuxième expérimentation (sans stimulation). Nos résultats suggèrent qu'une stimulation appropriée pourrait contribuer à la réduction d’un niveau du risque de chute sur un sol. Nous avons trouvé une différence significative et une diminution des risques de chutes calculés pour la plupart des types de sol en particulier pour les sols déformables qui peuvent faire chuter une personne présentant un trouble de la marche ou en perte d'autonomie. Our daily activities imply displacements on different types of soil. For people with a balance disorder or losing functional autonomy, walking on some types of soil could be difficult. It is known that 44% of falls occur by stumbling or sliding on a surface. Thus, due to the risk of falling of some soils, the first risk factor that should be studied would be the type of soil. In this thesis, we present the use of an interactive shoe for the automatic differentiation of six types of soil with different physical properties. The analysis of their vibration during the heel strike allows differentiating them. Indeed, a heel strike on the soil gives an approximation of the impulse response of the soil, which can be analyzed both in the temporal and frequency domain. From these analyzes, an index allowing differentiation was computed. Using a second improved prototype adapted to the size of the feet, people with Parkinson's disease (PD); the elderly without this disease and healthy young people carried out two clinical tests on different types of soil. An index of the risk of falling as a function of the gait parameters is also computed. From this second experiment, we concluded that the types of soil greatly affect the human balance, the walking parameters and therefore the level of risk of falling. To regulate walking and balance parameters, several studies have demonstrated the positive effects of auditory and/or visual stimulation on balance disorders, particularly in PD participants. However, in these works, few studies have evaluated the effect of vibrotactile stimulation under the sole of the foot while comparing it with other types of stimulation. Thus, in a third part of our thesis, we used and compared three types of stimulation (auditory, visual and vibrotactile). The frequency of stimulation was set at 10% above the cadence evaluated on the soil with the lowest risk of falling. Based on this cadence, the second prototype (an interactive insole) could activate a vibrotactile stimulation to improve walking and balance control. To evaluate the effect of the stimulations on the level of risk of falling over the soil, we compared these results (with stimulation) with those obtained in the second experiment (without stimulation). Our results suggest that an appropriate stimulation may contribute to reducing the risk of falling on soil. We found a significant difference and reduction in the risk of falls computed for most types of soil, particularly for deformable soils that can lead a person with a walking disorder or losing functional autonomy to fall.