Les langages dédiés (DSL) sont de plus en plus utilisés parce qu’ils permettent aux utilisateurs qui ne sont pas des experts en programmation d’exprimer des solutions avec des langages simples qui capturent l’expertise de leur domaine. C’est encore plus vrai pour les langages dédiés graphiques (DSML) qui ont un niveau d’abstraction plus élevé que les langages dédiés de programmation. Implémenter un DSML revient généralement à fournir un éditeur dédié qui permette aux utilisateurs de manipuler les abstractions de leur domaine (d’instancier le langage). Les expériences ont montré que l’implémentation d’un tel éditeur dédié graphique est coûteuse en termes de temps et de ressources humaines. Nous constatons que la plupart des plates-formes permettant de construire ce type d’éditeur (EMF/GMF, DSL Tools, Obeo Designer, ...) sont génériques. Elles essayent d’adresser le maximum de domaines possibles, ce qui les rend complexes et inadaptées à des cas d’utilisation spécifiques. Si la spécialisation aux domaines a été un succès pour les langages, pourquoi ne pas l’appliquer aux plates-formes de construction d’éditeurs ? Cela reviendrait à concevoir pour un domaine donné, une plate-forme permettant de construire facilement des éditeurs dédiés pour ce domaine. Cette plate-forme n’aurait pas les défauts d’une plate-forme totalement générique parce qu’elle serait restreinte au domaine ciblé. Ce type de plate-forme spécifique à un domaine, nous l’appelons Domain Specific Modeling Framework (DSMF). Le principal inconvénient d’un DSMF est qu’on ne peut l’utiliser que dans le cadre du domaine pour lequel il a été conçu. Cela implique qu’il faille construire un DSMF par domaine et c’est une solution coûteuse. Toutefois, nous pensons que cette approche sur les DSMF peut être généralisée afin d’adresser un grand nombre de domaines. Cette thèse a donc consisté à concevoir et à implanter un environnement qui permet de construire des DSMF de façon modulaire. / Domain Specific Languages (DSLs) are increasingly used in many fields as they allow users to express strategies without being programming experts. This is particularly true for graphical DSLs called Domain Specific Modeling Languages (DSMLs) which are more intuitive than programming DSLs. Implementing a DSML means providing a specific editor which allow users to express the language’s constructions (instantiate the language). Many experiments showed that implementing specific graphical editors is much manpower consuming. Our analysis is that most frameworks for building such editors (e.g. EMF/GMF) are generic, i.e. aim at fulfilling the requirements of any field, which leads to increased complexity and costs a lot in terms of development time. If domain specialization was successful for languages, why don’t we apply it to frameworks ? Specializing such a framework according to the constraints of a domain would allow keeping the definition of a specific editor simple, while fulfilling the requirements of the considered domain. Domain specific frameworks for building DSML editors in specific application fields is a promising approach. Such a framework does not have the limits of generic frameworks because it is restricted to a particular domain. It is more intuitive and simpler to use as it only proposes abstraction of the domain for building DSMLs. We call this type of framework Domain Specific Modeling Framework (DSMF). For example, if we consider the component domain, there are several DSMLs in this domain which share the same layout requirements. We implemented a DSMF for this family of DSMLs. This DSMF is specialized according to the constraints and layout requirements of the component domain (Components, connectors, Bindings, . . .). This specialization allows simple and rapid generation of specific editors devoted to component-based architectures. The principal drawback of a DSMF is its restricted scope to one specific domain. This approach requires to develop one DSMF per domain and the development cost can be significant. A solution may be to generalise the DSMF approach in order to address many application fields. We designed a Generic framework for building DSMFs in a modular way. This thesis is based on the implementation of this framework.

Nous proposons dans cette thèse une démarche permettant de décrire un DSML (Domain Specific Modeling Language) et les outils nécessaires à l'exécution, la vérification et la validation des modèles. La démarche que nous proposons offre une architecture générique de la syntaxe abstraite du DSML pour capturer les informations nécessaires à l'exécution d'un modèle et définir les propriétés temporelles qui doivent être vérifiées. Nous nous appuyons sur cette architecture pour expliciter la sémantique de référence et l'implanter. Plus particulièrement, nous étudions les moyens :<br />- d'exprimer et de valider la définition d'une traduction vers un domaine formel dans le but de réutiliser des outils de model-checking.<br />- de compléter la syntaxe abstraite par le comportement; et profiter d'outils génériques pour pouvoir simuler les modèles construits.<br />Enfin, de manière à valider les différentes sémantiques implantées vis-à-vis de la sémantique de référence, nous proposons un cadre formel de métamodélisation.

Dans cette thèse, nous proposons une méthode rigoureuse, formellement fondée pour traiter de l'interopérabilité d'une famille de langages dédiés (DSL) issus d'un même domaine métier. A partir de la sémantique de chacun des DSL, notre démarche construit, par un calcul de co-limite sur des spécifications algébriques, un langage qui unifie les concepts de la famille. L'approche se caractérise notamment par la capacité à traduire automatiquement le code d'un DSL vers le langage unificateur. Un autre bénéfice réside dans la preuve qu'une propriété sur un langage de la famille se décline, par construction, vers l'environnement unifié. La mise en œuvre de la démarche a été outillée ; elle s'appuie principalement sur le logiciel Specware de Kestrel et l'assistant de preuve Isabelle.

Les travaux présentés dans cette thèse visent à faciliter le développement de ressources pour le traitement automatique des langues. Les ressources de ce type prennent des formes très diverses, en raison de l’existence de différents niveaux d’étude de la langue (syntaxe, morphologie, sémantique,. . . ) et de différents formalismes proposés pour la description des langues à chacun de ces niveaux. Les formalismes faisant intervenir différents types de structures, un unique langage de description n’est pas suffisant : il est nécessaire pour chaque formalisme de créer un langage dédié (ou DSL), et d’implémenter un nouvel outil utilisant ce langage, ce qui est une tâche longue et complexe. Pour cette raison, nous proposons dans cette thèse une méthode pour assembler modulairement, et adapter, des cadres de développement spécifiques à des tâches de génération de ressources langagières. Les cadres de développement créés sont construits autour des concepts fondamentaux de l’approche XMG (eXtensible MetaGrammar), à savoir disposer d’un langage de description permettant la définition modulaire d’abstractions sur des structures linguistiques, ainsi que leur combinaison non-déterministe (c’est à dire au moyen des opérateurs logiques de conjonction et disjonction). La méthode se base sur l’assemblage d’un langage de description à partir de briques réutilisables, et d’après un fichier unique de spécification. L’intégralité de la chaîne de traitement pour le DSL ainsi défini est assemblée automatiquement d’après cette même spécification. Nous avons dans un premier temps validé cette approche en recréant l’outil XMG à partir de briques élémentaires. Des collaborations avec des linguistes nous ont également amené à assembler des compilateurs permettant la description de la morphologie de l’Ikota (langue bantoue) et de la sémantique (au moyen de la théorie des frames). / The work presented in this thesis aim at facilitating the development of resources for natural language processing. Resources of this type take different forms, because of the existence of several levels of linguistic description (syntax, morphology, semantics, . . . ) and of several formalisms proposed for the description of natural languages at each one of these levels. The formalisms featuring different types of structures, a unique description language is not enough: it is necessary to create a domain specific language (or DSL) for every formalism, and to implement a new tool which uses this language, which is a long a complex task. For this reason, we propose in this thesis a method to assemble in a modular way development frameworks specific to tasks of linguistic resource generation. The frameworks assembled thanks to our method are based on the fundamental concepts of the XMG (eXtensible MetaGrammar) approach, allowing the generation of tree based grammars. The method is based on the assembling of a description language from reusable bricks, and according to a unique specification file. The totality of the processing chain for the DSL is automatically assembled thanks to the same specification. In a first time, we validated this approach by recreating the XMG tool from elementary bricks. Some collaborations with linguists also brought us to assemble compilers allowing the description of morphology and semantics.

Les technologies omniprésentes dans notre environnement intègrent des éléments logiciels facilitant leur utilisation. Ces technologies offrent un vaste laboratoire d'expérimentation pour la recherche et en particulier pour l'informatique appliquée. Ces technologies sont un support évident pour rendre des services aux personnes dans leur vie quotidienne. Ces services concernent divers champs d'applications, chacun servant des objectifs spécifiques : confort, sécurité, accès à l'information ou encore assistance à la personne. Puisque les applications offrant ces services sont intimement liées aux besoins des utilisateurs, il est indispensable qu'elles s'adaptent facilement à leurs besoins. Une manière de répondre à ce défi est de proposer à l'utilisateur des outils pour programmer lui-même ses applications. Notre contribution consiste non seulement à définir un tel outil, sous la forme d'un langage visuel paramétré par un champ d'applications, mais aussi à proposer une méthodologie dont l'objectif est de guider un utilisateur dans la programmation d'applications à l'aide de ce langage. Cette méthodologie est dédiée à l'orchestration d'entités communicantes : elles représentent les technologies déployées dans nos environnements. Notre approche, associant une méthodologie à un langage, est accessible à un programmeur novice et suffisamment expressive pour traiter divers champs d'applications. Afin d'augmenter la confiance de l'utilisateur dans le développement de ses applications, nous étendons la méthodologie en proposant une approche de développement dirigée par la vérification de quelques propriétés. Cette vérification est permise par la sémantique du langage, formellement définie.

Les services de téléphonie IP automatisent le traitement des stimuli de communication en utilisant des ressources réseaux. Cependant, l'ajout de services rend vulnérable le système de téléphonie car certaines propriétés de fonctionnement des services déployés ne sont pas garanties. Aucune solution de développement de services ne permet de simultanément garantir des propriétés de fonctionnement et d'exploiter des ressources réseaux. Cette thèse propose une approche fondée sur le concept des langages dédiés pour développer des services de communications. Deux nouveaux langages dédiés au domaine des communications ont été développés : SPL et Pantaxou. Le premier sert à router des messages de signalisation tandis que le second, plus généraliste, permet la coordination d'entités communicantes. Dans cette thèse, nous démontrons, grâce à SPL et Pantaxou, que les services de communications peuvent être développés avec un langage de programmation expressif tout en préservant des propriétés critiques du domaine. / IP telephony services use network resources to automate communication stimuli processing. However, deploying services on a telephony system leads to safety issues and programmers need to ensure some safety properties on their services. Several approaches allowing service development have quickly emerged. However, none of them is both expressive and safe. This thesis proposes a new approach that relies on domain-specific languages (DSL) to develop communication services. Two new DSLs have been designed for communication services, namely SPL (Session Processing Language) and Pantaxou. The first one allows to route signaling messages while the second one, more generalist, enables to define coordination logics of communicating entities. In this thesis, we demonstrate thanks to SPL and Pantaxou that communication services could be developed with an expressive programming language that preserves some critical domain properties.

Une application réseau communique avec d'autres applications par le biais d'un ensemble consen- <br />suel de règles régissant la communication, appelé protocole. Cette communication est gérée par la <br />partie de l'application connue comme la couche de support protocolaire qui gère la manipulation de <br />messages protocolaires. Elle s'avère être un composant critique d'une application réseau puisqu'elle <br />représente l'interface entre celle-ci et le monde extérieur. Elle est donc soumise à deux contraintes <br />fortes : une contrainte d'efficacité pour pouvoir traiter un grand nombre de messages et une contrainte <br />de robustesse pour faire face à des attaques visant à déstabiliser l'application ou la plate-forme maté- <br />rielle sous-jacente. Malgré ces contraintes, le processus de développement de cette couche demeure <br />rudimentaire et requiert un haut niveau d'expertise. Il consiste à traduire manuellement une spécifi- <br />cation du protocole écrite dans un formalisme haut niveau comme ABNF vers du code bas niveau tel <br />que du C. Le fossé entre ces niveaux d'abstraction favorise l'apparition d'erreurs. <br />Cette thèse propose une approche langage au développement de la couche de support protocolaire <br />d'applications réseaux, pour améliorer leur robustesse sans compromettre leur performance. Notre ap- <br />proche est fondée sur l'utilisation d'un langage dédié, Zebu, pour décrire la spécification des couches <br />de support protocolaire d'applications réseaux qui utilisent des protocoles applicatifs textuels à la <br />HTTP. La syntaxe de Zebu est très proche de celles du formalisme ABNF, favorisant ainsi l'adoption <br />de Zebu par des experts du domaine. En annotant la spécification ABNF d'un protocole, l'utilisateur <br />de Zebu peut adapter une couche de support protocolaire à une application donnée. Dans un premier <br />temps, le compilateur Zebu vérifie la spécification annotée pour déceler d'éventuelles incohérences. <br />Ensuite, une couche de support protocolaire définie par les annotations fournies est générée automati- <br />quement. Cette couche consiste en un ensemble de structures de données pour représenter un message, <br />un analyseur syntaxique qui remplit ces structures de données et des fonctions utilitaires pour l'ac- <br />cès à ces données ou piloter l'analyse syntaxique des messages. Par défaut, l'analyseur syntaxique de <br />messages généré n'accepte que les messages respectant scrupuleusement la spécification. Ce critère <br />de validation peut être modifié pour plus de flexibilité ou de meilleures performances.

Les technologies omniprésentes dans notre environnement intègrent désormais des éléments logiciels facilitant leur utilisation. Ces technologies offrent un vaste laboratoire d’expérimentation pour la recherche et en particulier pour l’informatique appliquée. Ces technologies sont un support évident pour rendre des services aux personnes dans leur vie quotidienne. Ces services concernent divers champs d’applications, chacun servant des objectifs spécifiques : confort,sécurité, accès à l’information ou encore assistance à la personne. Puisque les applications offrant ces services sont intimement liées aux besoins des utilisateurs, il est indispensable qu’elles s’adaptent facilement à leurs besoins. Une manière de répondre à ce défi est de proposer à l’utilisateur des outils pour programmer lui-même ses applications.Notre contribution consiste non seulement à définir un tel outil, sous la forme d’un langage visuel paramétré par un champ d’applications, mais aussi à proposer une méthodologie dont l’objectif est de guider un utilisateur dans la programmation d’applications à l’aide de ce langage. Cette méthodologie est dédiée à l’orchestration d’entités communicantes : elles représentent les technologies déployées dans nos environnements. Notre approche, associant une méthodologie à un langage, est accessible à un programmeur novice et suffisamment expressive pour traiter divers champs d’applications. Afin d’augmenter la confiance de l’utilisateur dans le développement de ses applications, nous étendons la méthodologie en proposant une approche de développement dirigée par la vérification de quelques propriétés. Cette vérification est permise par la sémantique du langage, formellement définie. / Networked technologies, omnipresent in our surroundings, have increasingly more computing power, offering interfaces to easily access their functionalities. These technologies offer a widetesting ground for research, especially in applied computer science. They form an evident assistive support to help people in their daily activities. Applications that address people needs arefound in various application areas, each related to specific goals : comfort, security, information management, or assisted-living.The goal of this thesis is to propose an approach that bridges the gap between a user requirements and the applications that satisfy them. To do so, we define Pantagruel, an expressive and accessible visual language that is parameterized by an application area. To further reconcile accessibility with expressiveness, we provide the user with a domain-specific methodology toguide the development of applications. This methodology draws a bridge between the user needs and the applications, and is strongly coupled with the language concepts. In doing so, satisfying the requirements and evolving the applications according to new requirements is facilitated. To increase the user confidence in using Pantagruel language, and because the applications aimat being seamlessly integrated in his everyday life, Pantagruel programs need to be reliable.To this end, we extend our methodology with a programming approach driven by properties.These properties can be verified using the language semantics, which is formally defined.

On assiste ces dernières années à une explosion des usages dans l’Internet des objets. La démocratisation de ce monde de capteurs est le fruit, d’une part de la baisse drastique des coûts dans l’informatique embarquée, d’autre part d’un support logiciel toujours plus mature. Que ce soit au niveau des protocoles et des réseaux (CoAP, IPv6, etc) ou de la standardisation des supports de développement, notamment sur microprocesseurs ATMEL, les outils à disposition permettent chaque jour une plus grande homogénéisation dans la communication entre des capteurs toujours plus variés. Cette diversification rassemble chaque jour des utilisateurs aux attentes et aux domaines de compétence différents, avec chacun leur propre compréhension des objets connectés. La complexification des réseaux de capteurs, confrontée à cette nécessité d’adresser des usages fondamentalement différents, pose problème. Sur la base d’un même réseau de capteurs hétéroclite, il est crucial de pouvoir répondre aux besoins de chacun des utilisateurs, sans réclamer d’eux une maîtrise du réseau de capteurs dépassant exagérément leur domaine de compétence. L’outil décrit dans ce document se propose d’adresser cette problématique au travers d’un moteur de requête dédié au traitement des données issus des capteurs. Pour ce faire, il repose sur une modélisation des capteurs au sein de différents contextes, chacun à même de répondre à un besoin utilisateur précis. Sur la base de ce modèle est mis à disposition un langage dédié pour le traitement des événements complexes issus des données mesurées par les capteurs. L’implémentation de cet outil permet en outre d’interagir avec d’éventuelles fonctionnalités d’actuation du réseau de capteurs. / Usages of the internet of things experience an exponential growth these last few years. As a matter of fact, this is the result of, on one hand the significantly lowercosts in embedded computing systems, on the other hand the maturing of the software layers. From protocols and networks (CoAP, IPv6, etc) to standardization of ATMEL microcontrollers, tools at hand allow a better communication between more and more various sensors. This diversification gather every day users with different needs, expectations and fields of expertise, each one of them having his own approch, his own understanding of the connected things. The main issue concerns the complexity of the sensor networks, with regard to this necessity to address deeply different usages. Based on a single heterogeneous sensor network, it is critical to be able to meet the needs of each user, without having them to master the network beyond their own field of expertise. The tool described in this document aims at addressing this issue via a query engine dedicated to the processing of data collected from the sensors. Towards this end, it relies on a modelling of the sensors within several contexts, each of them reflecting a specific usage. On this basis a domain-specific language is provided, allowing complex event processing over the data monitored by the sensors. Furthermore, the implementation of this tool allows to interact with optional actuation functionalities of the sensor network.

Face à l'augmentation de la taille et de la complexité des systèmeslogiciels, il convient de les décrire à un plus haut niveaud'abstraction (i.e., au-delà du code) avant de concrètement lesimplémenter. Toutefois, l'utilisation de ces descriptions de hautniveau dans les processus de construction et de vérification dessystèmes reste très rudimentaire, ne permettant pas de véritablementguider et faciliter le développement logiciel. Cette thèse propose une nouvelle approche pour rendre plus simple etplus sûr le développement de systèmes logiciels. Cette approche reposesur l'utilisation de langages dédiés et sur un couplage fort entre unecouche de spécification et d'architecture et une couched'implémentation. Elle consiste tout d'abord à décrire à un hautniveau d'abstraction différents aspects, à la fois fonctionnels et nonfonctionnels, d'un système dans la couche de spécification etd'architecture. Ces descriptions sont ensuite analysées et utiliséespour personnaliser la couche d'implémentation, afin de faciliter laconstruction et la vérification du système logiciel. Nous illustrons notre approche dans le domaine de l'informatiqueubiquitaire. À la suite d'une analyse complète du domaine, nous avonsconçu deux langages dédiés à l'orchestration d'objets communicants,Pantaxou et Pantagruel. / The sheer size and complexity of today's software systems posechallenges for both their programming and verification, making itcritical to raise the level of abstraction of software developmentbeyond the code. However, the use of high-level descriptions in thedevelopment process still remains rudimentary, improving and guidingthis process marginally.This thesis proposes a new approach to making software developmentsimpler and safer. This approach is based on the use ofdomain-specific languages and a tight coupling between a specificationand architecture layer, and an implementation layer. It consists ofdescribing functional and non-functional aspects of a software systemat a high level of abstraction, using the specification andarchitecture layer. These high-level descriptions are then analyzedand used to customize the implementation layer, greatly facilitatingthe programming and verification of the software system.We have validated our approach in the domain of pervasive computingsystems development. From a complete domain analysis, we haveintroduced two domain-specific languages, Pantaxou and Pantagruel,dedicated to the orchestration of networked smart devices.