Les environnements pervasifs sont apparus avec l'essor des technologies de communication couplé avec celui des terminaux mobiles. Parallèlement à cela, une évolution logicielle s'est effectuée en passant de l'informatique systémique globale à une approche modulaire et granulaire. Déployer une application sur un dispositif mobile reste toutefois une problématique ouverte, à cause de l'inadéquation de celle-ci aux contraintes matérielles et contextuelles de tels environnements. En effet, les applications usuelles nécessitent plus de ressources que ne peuvent fournir les terminaux mobiles. Pour pallier cela, nous proposons une solution qui s'inscrit à la frontière de ces deux mondes~: celui des environnements pervasifs contraints et celui des applications orientées services. Dans cette thèse nous présentons une approche pour le déploiement contextuel et autonome d'applications orientées services dans des environnements contraints~: AxSeL -A conteXtual SErvice Loader- adapte le déploiement des applications en prenant en compte le contexte des services, la mémoire d'exécution disponible sur le dispositif et les préférences utilisateur. Dans les environnements pervasifs, les services fournis sont disséminés sur les dispositifs mobiles ou des serveurs de dépôts. L'accès à ceux-ci se fait grâce à des descripteurs de services intégrant l'ensemble des dépendances d'un service et sa localisation. Pour déployer une application il est nécessaire de résoudre l'ensemble de ses dépendances en termes de services. A partir de l'agrégation des descripteurs des services AxSeL construit sa propre représentation de l'application sous la forme d'un graphe de dépendances logiques de services. Les noeuds de ce graphe représentent les services et les composants les implantant et les arcs les dépendances d'exécution et de déploiement entre ceux-ci. Le graphe fournit une représentation intuitive et flexible des dépendances et nous permet de distinguer le niveau de l'exécution (services) de celui du déploiement (composants). AxSeL opère à la suite un processus de décision du chargement prenant en compte les caractéristiques des services, celles de la plate-forme matérielle et enfin les préférences utilisateurs. La décision est prise grâce à une technique de coloration sous contraintes du graphe de dépendances des services. En cas de changement du contexte, par exemple modification du dépôt ou des caractéristiques des services, de la mémoire disponible sur la machine ou des préférences utilisateurs, AxSeL le détecte et déclenche un processus d'adaptation qui intègre les changements perçus dans le processus décisionnel du déploiement. Ainsi, AxSeL propose une représentation globale et flexible pour les applications orientées services et des heuristiques permettant leur déploiement contextuel et autonome. Nous avons validé les concepts de notre approche à travers un prototype AxSeL4OSGi en utilisant une machine virtuelle java comme support d'exécution et OSGi comme plate-forme de développement et d'exécution de services. Les performances de notre plate-forme sont évaluées et comparés à une approche similaire à travers des tests réalisés dans des contextes de variation de la structure des graphes applicatifs, de la mémoire disponible sur la machine, des caractéristiques des services et des préférences utilisateurs.

Dans les environnements pervasifs, le constant changement du contexte d'utilisation des applications et des services distribués (i.e., des ressources) impose de nouvelles exigences pour la définition des solutions de contrôle d'accès. Celles-ci concernait notamment la sensibilité au contexte et la mise en œuvre distribuée des politiques d'accès. Pour prendre en compte ces besoins, nous proposons une famille de modèles de contrôle d'accès, appelé CxtBAC (Context-Based Access Control), qui se compose de huit modèles conceptuels et permet d'explorer les informations contextuelles caractérisant les entités suivantes : le propriétaire de la ressource, l'environnement, l'utilisateur et la ressource elle-même. Contrairement aux propositions existantes, basées sur le modèle RBAC (Role-Based Access Control), la famille de modèle proposé est centrée sur la notion de contexte et non de rôle. Par conséquent, les décisions d'accès aux ressources protégées sont prises en considérant les informations contextuelles qui caractérisent la situation des entités impliquées. Pour décrire les règles d'accès, les permissions sont associées à des contextes d'accès et les utilisateurs sont associés dynamiquement à ces dernières. Les modèles proposés sont indépendants du langage de spécification de la politique de sécurité. Dans le cadre de cette thèse, nous proposons une solution pour la mise en ?uvre basée sur un formalisme d'ontologies.

Le développement des réseaux sans fil et des dispositifs mobiles (ordinateurs portables, PDA communicants, capteurs, etc.) constaté ces dernières années entraine de profondes mutations des applications et des services proposés aux utilisateurs. Nous entrons aujourd'hui dans l'ère de l'informatique pervasive avec pour enjeu de proposer des services et de rendre les données disponibles n'importe où et n'importe quand. Le système d'information n'échappe pas à cette évolution et devient lui aussi pervasif. L'information y est stockée partout, dans différents formats et sur différents types de terminaux interconnectés. Notre travail se concentre sur les problèmes liés à l'accès aux données dans les systèmes d'information pervasifs. Ces systèmes, dits « ambiants », évoluent dans un contexte particulièrement dynamique du fait de la mobilité des utilisateurs et des sources de données qui peuvent apparaître et disparaître à tout moment. Les techniques traditionnellement utilisées pour accéder aux données, dans les bases de données réparties ou les systèmes pair-à-pair par exemple, sont ainsi totalement remises en cause. En effet, la mobilité des sources de données et les possibles déconnexions rendent impossibles la gestion et l'exploitation d'un schéma de placement décrivant la localisation des différentes sources de données accessibles. Dans ce contexte, nous proposons donc de nouvelles techniques d'accès dédiées aux systèmes d'information pervasifs. Plus précisément, nos contributions concernent : - Un modèle d'évaluation et d'optimisation de requêtes dans les environnements pair-à-pair hybrides, associant terminaux mobiles et serveurs fixes, adapté à la mobilité des terminaux et à leurs ressources restreintes (e.g., énergie) - Des techniques de partage d'informations dans les environnements pair-à-pair mobiles, où plus aucune infrastructure fixe n'est exploitable et où les échanges de données reposent sur des interactions directes entre les terminaux. Ces travaux ont été appliqués au contexte de la communication inter-véhicules. - Enfin, notre dernière contribution concerne la proposition de mécanismes d'auto-adaptation permettant à un évaluateur de requêtes de se reconfigurer dynamiquement en fonction des changements de contexte (e.g., connectivité, mobilité, autonomie, etc.), particulièrement fréquents dans les systèmes pervasifs. Nos travaux ont été réalisés dans le cadre de différents projets et ont conduit à la soutenance de plusieurs thèses de doctorat et masters recherche.

Cette thèse s'inscrit dans le domaine de l'ingénierie des Environnements Virtuels pour l’Apprentissage Humain (EVAH). Les jeux épistémiques numériques (JEN) sont une catégorie des jeux sérieux dédiés à la résolution de problèmes complexes, pluridisciplinaires et non-déterministes afin de proposer des situations d'apprentissage plus authentiques.La première partie de la thèse est consacrée à l’exploration des dimensions spatiales, temporelles et sociales des interactions dans un JEN. Des expérimentations ont été menées en milieu écologique et ont montré un apport pédagogique par une augmentation de l'engagement des apprenants. La conception des prototypes expérimentés a mis en évidence que le développement informatique des interactions immersives d'un EVAH demeure actuellement réservé à des spécialistes en Réalité Mixte ou Virtuelle (RMV).Ainsi la seconde partie de la thèse a été dédiée à la proposition d'un environnement de développement (MIREDGE). Une interface de programmation visuelle permet aux développeurs de modéliser des interactions sans connaissance spécifique en RMV par réutilisation de blocs. Des expérimentations ont permis d'évaluer l'efficacité et l'efficience de MIREDGE pour le profil des développeurs RMV ainsi que celui des développeurs non-initiés à la RMV. Les développeurs RMV ayant une nécessité à poursuivre leur algorithme au-delà de la programmation visuelle, MIREDGE permet une génération automatique de code dans leur moteur de jeu. L'approche garantie une large compatibilité avec les environnements de développement et les périphériques, ouvrant ainsi des perspectives sur l'étude de logiques d'interactions universelles. / This thesis is in the field of the virtual environments for human learning. Digital Epistemic Games (DEG) are a category of serious games dedicated to solving complex, multidisciplinary and non-deterministic problems. The objective of DEGs is to propose authentic learning situations in terms of interactions so that learners can construct and anchor knowledge in their context of use.The first part of the thesis is devoted to exploring spatial, temporal and social dimensions of DEG interactions. Experiments were conducted in ecological environment and showed an educational contribution through an increase in the learner engagement. The design of the prototypes showed that the development of the immersive interactions of a virtual environment for human learning currently remains reserved for specialists in Mixed Reality or Virtual (MVR).So the second part of the thesis was the proposal of a development environment named MIREDGE. A visual programming interface allows developers to model interactions without specific knowledge in MVR through the reuse of blocks. Experiments have evaluated the effectiveness and efficiency of MIREDGE for specialist and non-specialist developers in MVR.As specialist developers in MVR have to continue their algorithm beyond visual programming, MIREDGE allows automatic generation of code providing the corresponding script being totally re-editable in their game engine. The MIREDGE approach ensures wide compatibility with development environments and peripherals. This opens perspectives on the study of the logics of universal interactions.