Habilitation à diriger des recherches : Informatique : Rennes 1 : 1998. / Bibliogr. p.61-65.

Les langages réguliers sont des langages qui ont été largement étudiés, notamment du point de vue de leurs propriétés de clôture ensembliste : l'ensemble des langages réguliers (pour un alphabet donné) forme une algèbre de Boole close par concaténation et étoile de Kleene. Ces propriétés ne se généralisent pas toutes à l ensemble des langages algébriques qui est un sur-ensemble de l'ensemble des langages réguliers. Notamment les langages algébriques ne sont pas clos par intersection. Pour engendrer ces langages, nous utilisons les grammaires déterministes de graphes. Une grammaire de graphes est un système fini de récriture d'hypergraphes finis. Par récriture itérée à partir d'un non-terminal, la grammaire engendre un graphe régulier dont les traces forment un langage algébrique. En définissant une relation de synchronisation entre ces grammaires, on montre que l'on peut définir des sous-ensembles stricts de langages algébriques non-ambigus qui forment des algèbres de Boole effectives contenant les langages réguliers. Nous donnons également des conditions suffisantes pour que ces algèbres booléennes soient closes par concaténation et étoile de Kleene.

L'adaptabilité des applications logicielles peut être séparée en deux catégories. La première concerne l'adaptation comportementale appelée aussi adaptation algorithmique. Cette adaptation traite la redéfinition du comportement de l'application et de ses composants et implique, par exemple, l'introduction d'une nouvelle méthode dans l'interface d'un composant ou le changement du protocole d'orchestration qui coordonne un ensemble de services. Nos travaux, que nous classons dans une deuxième catégorie, traitent l'adaptation structurelle et considèrent une reconfiguration au niveau architectural. Ce type de reconfiguration traite l'organisation de l'architecture et consiste, par exemple, à remplacer un composant défaillant par un autre composant qui possède les mêmes fonctionnalités ou rediriger un client d'un service qui ne respecte pas le contrat de QdS vers un service susceptible d'offrir de meilleures garanties. Dans ce mémoire, nous définissons un méta-modèle relatif à la description et la gestion automatique des architectures dynamiques. Les instances des architectures sont décrites par des graphes étendus où les composants (ou les services) sont représentés par des n\oe uds, et les interdépendances (e.g. les connexions, les relations de contrôle ...etc) sont décrites par des arcs. Les styles architecturaux sont spécifiés par des grammaires de graphes étendues. Le méta-modèle admet des descriptions en considérant différents niveaux d'abstraction et offre des mécanismes pour raffiner ou abstraire les descriptions selon des points de vues spécifiques. Il permet, aussi, de décrire le protocole de gestion de l'architecture et de caractériser les propriétés architecturales à préserver pour chaque niveau architectural considéré. Nous avons développé un algorithme de recherche d'homomorphismes de graphes et un algorithme de transformation de graphes pour les grammaires de graphes étendus définis pour notre méta-modèle. L'analyse de complexité des algorithmes ains i que les résultats expérimentaux obtenus ont permis de conclure à leur efficacité. Une deuxième version des deux algorithmes a été définie profitant de la spécificité du contexte de la transformation de graphes. L'analyse de complexité de ces nouvelles versions donne des résultats encore plus performants pour le passage à l'échelle. Notre approche a été éprouvée en l'appliquant à un cas d'étude dans le contexte des activités d'opération d'intervention d'urgence. L'application implique des groupes structurés de robots ou de personnel militaire qui disposent de ressources inégales en capacités de communication, en CPU et en énergie. Les besoins d'adaptabilité découlent des changements du contexte d'exécution, de l'occurrence de pannes et du provisionnement de la QdS.

Dans ce manuscrit, nous proposons de concevoir et de mettre en oeuvre un environnement logiciel pour une "gestion guidée par les modèles" des changements dans les architectures des applications distribuées coopératives. Les aspects adaptabilité des applications, les aspects transformations de graphe et les aspects particuliers des applications distribuées coopératives sont étudiés. Une approche d'adaptation s'appuyant sur une modélisation par les graphes et un style architectural de type Poducteur/Consommateur est présentée pour des applications communicantes collaboratives sensibles au contexte. Une démarche de raffinement est proposée permettant de garantir un certain degré d'adaptabilité en faisant un compromis entre les différents paramètres du contexte. Ces travaux de recherche ont aussi permis de définir un cadre algorithmique générique de reconfiguration architecturale multi-niveaux pour la sélection des architectures de déploiement les plus adaptées à un contexte et aux situations associées. Ce cadre a été appliqué au cas de la communication et de la coopération de groupe. Elle a aussi permis de modéliser le style architectural Producteur/Consommateur pour une communication orientée évènement. Des règles d'adaptation ont été définies. Elles comportent une partie basée sur SWRL pour la description du contexte et des règles d'adaptation, et une partie basée sur les grammaires de graphes pour la transformation des configurations de déploiement

Les systèmes distribués modernes à large-échelle évoluent dans des contextes variables soumis à de nombreux aléas auxquels ils doivent s'adapter dynamiquement. Dans ce cadre, l'informatique autonome se propose de réduire les interventions humaines lentes et coûteuses, en leur préférant l'auto-gestion. Elle repose avant tout sur une description adéquate de ses composants, de leurs interactions et des différents aspects ou topologies qu'il peut adopter. Diverses approches de modélisation ont étés proposées dans la littérature, se concentrant en général sur certains du système dynamique et ne permettent ainsi pas de répondre à chacune des problématiques inhérentes à l'auto-gestion. Cette thèse traite de la modélisation basée graphes des systèmes dynamiques et de son adéquation pour la mise en œuvre des quatre propriétés fondamentales de l'informatique. Elle propose quatre principales contributions théoriques et appliquées. La première est une méthodologie pour la construction et la caractérisation générative de transformations correctes par construction dont l'application préserve nécessairement la correction du système. La seconde contribution consiste en une extension des systèmes de réécriture de graphe permettant de représenter, mettre à jour, évaluer et paramétrer les caractéristiques d'un système aisément et efficacement. Une étude expérimentale extensive révèle un net gain d'efficacité vis à vis de méthodes classiques. Les deux dernières contributions s'articulent autour de l'élaboration de deux modules de gestions visant : (1) des requêtes de traitement d'événements complexes et (2) tout système Machine-à-Machine se conformant au standard ETSI M2M. / Modern, large-scale systems are deployed in changing environments. They must dynamically adapt to context changes. In this scope, autonomic computing aims at reducing slow and costly human interventions, by building self-managed systems. Self-adaptability of a system is primarily based on a suitable description of its components, their interactions and the various states it can adopt. Various modeling approaches have been elaborated. They usually focus on some aspects or properties of dynamic systems and do not tackle each of self-management's requirements. This manuscript deals with graph-based representations of dynamic systems and their suitability for the implementation of autonomic computing's four fundamental properties : self-optimization, self-protection, self-healing and self-configuring. This thesis offers four principal theoretical and applied contributions. The first one is a methodology for the construction and generative characterization of transformations correct by construction whose application necessarily preserves a system's correctness. The second one consists in an extension of graph rewriting systems allowing to easily and efficiently represent, update, evaluate and configure a system's characteristics. An experimental study reveals a significant efficiency gain with regard to classical methods. The two lasts contribution are articulated around the design of two autonomic managers driving: (1) complex events processing requests and (2) any Machine-to-Machine system complying to the ETSI M2M2 standard.

Étant une représentation formelle et explicite des connaissances d'un domaine, les ontologies font régulièrement l'objet de nombreux changements et ont ainsi besoin d'être constamment adaptées pour notamment pouvoir être réutilisées et répondre aux nouveaux besoins. Leur réutilisation peut prendre différentes formes (évolution, alignement, fusion, etc.), et présente plusieurs verrous scientifiques. L'un des plus importants est la préservation de la consistance de l'ontologie lors de son changement. Afin d'y répondre, nous nous intéressons dans cette thèse à étudier les changements ontologiques et proposons un cadre formel capable de faire évoluer et de fusionner des ontologies sans affecter leur consistance. Premièrement, nous proposons TGGOnto (Typed Graph Grammars for Ontologies), un nouveau formalisme permettant la représentation des ontologies et leurs changements par les grammaires de graphes typés. Un couplage entre ces deux formalismes est défini afin de profiter des concepts des grammaires de graphes, notamment les NAC (Negative Application Conditions), pour la préservation de la consistance de l'ontologie adaptée.Deuxièmement, nous proposons EvOGG (Evolving Ontologies with Graph Grammars), une approche d'évolution d'ontologies qui se base sur le formalisme GGTOnto et traite les inconsistances d'une manière a priori. Nous nous intéressons aux ontologies OWL et nous traitons à la fois : (1) l'enrichissement d'ontologies en étudiant leur niveau structurel et (2) le peuplement d'ontologies en étudiant les changements qui affectent les individus et leurs assertions. L'approche EvOGG définit des changements ontologiques de différents types (élémentaires, composées et complexes) et assure leur implémentation par l'approche algébrique de transformation de graphes, SPO (Simple PushOut). Troisièmement, nous proposons GROM (Graph Rewriting for Ontology Merging), une approche de fusion d'ontologies capable d'éviter les redondances de données et de diminuer les conflits dans le résultat de fusion. L'approche proposée se décompose en trois étapes : (1) la recherche de similarité entre concepts en se basant sur des techniques syntaxiques, structurelles et sémantiques ; (2) la fusion d'ontologies par l'approche algébrique SPO ; (3) l'adaptation de l'ontologie globale résultante par le biais des règles de réécriture de graphes.Afin de valider les travaux menés dans cette thèse, nous avons développé plusieurs outils open source basés sur l'outil AGG (Attributed Graph Grammar). Ces outils ont été appliqués sur un ensemble d'ontologies, essentiellement sur celles développées dans le cadre du projet européen CCAlps (Creatives Companies in Alpine Space) qui a financé les travaux de cette thèse. / Ontologies are a formal and explicit knowledge representation. They represent a given domain by their concepts and axioms while creating a consensus between a user community. To satisfy the new requirements of the represented domain, ontologies have to be regularly updated and adapted to maintain their consistency. The adaptation may take different forms (evolution, alignment, merging, etc.), and represents several scientific challenges. One of the most important is to preserve the consistency of the ontology during the changes. To address this issue, we are interested in this thesis to study the ontology changes and we propose a formal framework that can evolve and merge ontologies without affecting their consistency.First we propose TGGOnto (Typed Graph Grammars for Ontologies), a new formalism for the representation of ontologies and their changes using typed graph grammars (TGG). A coupling between ontologies and TGG is defined in order to take advantage of the graph grammars concepts, such as the NAC (Negative Application Conditions), in preserving the adapted ontology consistency. Second, we propose EvOGG (Evolving Ontologies with Graph Grammars), an ontology evolution approach that is based on the TGGOnto formalism that avoids inconsistencies using an a priori approach. We focus on OWL ontologies and we address both : (1) ontology enrichment by studying their structural level and (2) ontology population by studying the changes affecting individuals and their assertions. EvOGG approach defines different types of ontology changes (elementary, composite and complex) and ensures their implementation by the algebraic approach of graph transformation, SPO (Single pushout).Third, we propose GROM (Graph Rewriting for Ontology Merging), an ontologies merging approach that avoids data redundancy and reduces conflict in the merged result. The proposed approach consists of three steps: (1) the similarity search between concepts based on syntactic, structural and semantic techniques; (2) the ontologies merging by the algebraic approach SPO; (3) the global ontology adaptation with graph rewriting rules.To validate our proposals, we have developed several open source tools based on AGG (Attributed Graph Grammar) tool. These tools were applied to a set of ontologies, mainly on those developed in the frame of the CCAlps (Creatives Companies in Alpine Space) European project, which funded this thesis work.