Ces dernières années, le monde des systèmes critiques a connu un véritable essor en matière de demande de logiciels. Dans une optique majeure de réduction des coûts de développement, les grands acteurs du monde critique comme ceux de l’avionique et de l’automobile s’orientent de plus en plus vers l’ingénierie dirigée par les modèles. Par contre les acteurs du domaine ferroviaire, pour des raisons stratégiques et organisationnelles restent encore fidèles à des méthodes conventionnelles qui leur permettent de tirer au maximum profit de leurs compétences. Cependant, ces approches conventionnelles souffrent d’un manque d’abstraction pour la traçabilité des préoccupations et la vérification formelle, qui sont fortement recommandées dans le développement des logiciels critiques dans le domaine ferroviaire. Pour faire face à ces limitations, nous présentons dans cette thèse une approche systématique basée sur l’ingénierie dirigée par les modèles à base de composants, de façon à maîtriser au mieux la complexité des logiciels et la traçabilité des préoccupations. Nous proposons notamment trois contributions essentielles. En premier lieu, nous fournissons un ensemble uniformisé de méta-modèles permettant de décrire les préoccupations des exigences logicielles, les composants logiciels, et la traçabilité entre les préoccupations et ces composants logiciels. Avec la deuxième contribution, nous proposons un support formel de notre modèle pour en permettre la vérification formelle. Finalement, la dernière contribution propose une approche de développement et de vérification à base de composants logiciels, nommée SARA pour "SAfety-critical RAilway control applications". Nous avons validé notre approche avec quelques cas d’études du nouveau système européen de contrôle de train, ERTMS/ETCS. / In recent years, the development of critical systems demands more and more software. In order to reduce their costs of development and verification, actors in critical domains, such as avionics and automotive domains, are moving more and more towards model-driven engineering. In contrast, in the railway domain, for strategic and organizational reasons, actors remain faithful to traditional methods that allow them to take advantage of their knowledge. However, these conventional approaches suffer from a lack of abstraction and do not provide supports for traceability of concerns and formal verification, which are highly recommended for the development of railway safety-critical software. To address these shortcomings, we present in this thesis a systematic approach based on model driven engineering and component-based model, in order to better manage software complexity and traceability of concerns. In this dissertation, we provide in particular three major contributions. First, we provide an integrated set of meta-models for describing the concerns of software requirements, software components, and traceability between the concerns and software components. With the second contribution, we propose a formal support of our model to allow formal verification of temporal properties. Finally, with the last contribution, we propose a software component-based development and verification approach, called SARA, and included in V-lifecycle widely used in the railway domain. Experiments we conducted to validate our approach through a few case studies of the new European train control system ERTMS/ETCS, show that by using component model that explicitly include requirement traceability, we are able to provide a practical, scalable and reliable approach.

La mer a toujours joué un rôle important dans l'histoire de l'humanité. Dans l'Antiquité, les peuples ont souvent préféré vivre près des côtes. C'est par la mer que les échanges commerciaux se sont développés. C'est encore par la mer que les hommes venus de régions différentes ont pu entrer en contact les uns avec les autres. La mer remplit différentes fonctions essentielles. Elle assure les déplacements et favorise le commerce international. Elle est une source de richesses biologiques, énergétiques, végétales et minérales, pense-t-on, inépuisables. Elle remplit une troisième fonction qui est inextricablement liée aux deux premières, surtout à cause des progrès de la technologie : elle est souvent considérée comme la poubelle de l'humanité, ce qui entraîne une pollution considérable du milieu marin dont les conséquences sont de plus en plus graves. Des efforts plus ou moins appréciables ont été faits dans le passé. Il s'agit, ici, de voir dans quelle mesure ces efforts ont contribué à un environnement plus sain du milieu marin. Les Conventions de Genève de 1958 sur le droit de la mer, l'accord de l'Antarctique de 1959, les Conventions de Bruxelles de 1969 concernant la pollution ainsi que d'autres traités internationaux retiendront notre attention dans un premier temps. En outre, il convient de voir si, dans le nouveau droit de la mer issu de l'accord de Montego Bay de 1982, les préoccupations environnementales occupent toute la place qu'elles méritent.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Le furfural s'obtient par la déshydratation de sucres réducteurs à cinq carbones, tel le xylose. Cette réaction se produit en phase aqueuse, en présence d'une catalyse acide homogène et sous une température élevée. Les principales sources des polymères et/ou oligomères servant à sa production proviennent de certaines parties de la biomasse végétale. La fraction hémicellulosique de cette biomasse est transformée en furfural par des procédés en une ou deux étapes. Dans le procédé à une étape, les polymères sont simultanément extraits de la matière végétale hydrolysée en sucres monomériques et transformés en furfural. Dans le procédé à deux étapes, les polymères, dans un premier temps, sont solubilisés, et les solutions obtenues sont par la suite traitées dans des conditions plus sévères pour produire le furfural. Les deux types de procédés donnent des rendements de l'ordre de 50 %. Ces faibles rendements sont dus à la présence de réactions secondaires indésirables ayant lieu dans le milieu réactionnel. Ce mémoire présente un nouveau procédé où la technologie du réacteur à jet est utilisée de façon à ce que le furfural produit dans la phase liquide soit rapidement transféré à la phase gaz en se servant de l'augmentation très considérable de l'aire interfaciale entre le liquide et le gaz grâce à la configuration du réacteur à jet utilisé. Ce mode d'opération éloigne efficacement le furfural du milieu liquide empêchant sa dégradation ultérieure. Dans notre travail, les paramètres d'opération du réacteur ont été étudiés et une modélisation du réacteur a aussi été essayée. Des rendements très élevées en furfural atteignant 85% du furfural potentiel ont été ainsi obtenus avec des sélectivités supérieures à 90%.

Notre proposition consiste à présenter un modèle et une infrastructure d'exécution orienté composant pour le domaine des applications multi-tâches à contraintes temps réel souples et embarquées (nommé Tinap). Nous définissons un modèle de composant reposant sur plusieurs vues : une vue structurelle, placée au centre du cycle de conception, reposant initialement sur le modèle Fractal, une vue dynamique permettant au concepteur, dans une démarche descriptive, de personnaliser l'architecture métier pour définir les aspects de son applicatif liés à la concurrence, et enfin une vue implantation et une vue comportement fournissant respectivement une abstraction de l'implantation interne des composants et de leur comportement à l'égard de leur environnement. De plus, notre proposition est intégrée à un cadre méthodologique dirigé par les modèles. Nous avons également expérimenté le paradigme composant à différents niveaux d'abstraction: pour l'applicatif et pour celui de l'infrastructure d'exécution qui les implante. Enfin, au niveau du système d'exploitation fournissant les services élémentaires nécessaires. Cette démarche est motivée par la volonté d'exploiter notre modèle multi-vues canonique et de l'adapter en fonction des besoins de chaque niveau d'abstraction. Cette expérimentation est menée avec Think, une implantation en C des spécifications Fractal. Nous expérimentons Tinap par deux cas d'étude que nous avons prototypés. En premier lieu, pour concevoir une application d'analyse et de contrôle de flux multimédias par l'intermédiaire de disques vinyles. En second lieu pour expérimenter la mise en oeuvre du modèle d'exécution Accord (une méthodologie de conception pour applications temps-réel). / Our proposal is to present a component-oriented model and execution infrastructure for soft realtime and embedded applications (called Tinap). We define a component model based on several views : a structural view placed at the centre of the design cycle and based initially on the Fractal component model. A dynamic view, allowing the designer, in a descriptive way, to directly customize its functional architecture with concurrency-related aspects. Finally, an implementation and a behavioral view, providing respectively an abstraction of the structure and the behavior of the internal implementations of the components according to the environment. Moreover, our proposal has been incorporated into a model-based approach in order to mitigate the complexities of the design phases. We also experienced the component paradigm at different levels of abstraction: at application level and at execution infrastructure one. The latter implements the high-level concepts provided to the designer. Finally, at the operating system level which provides the services required by the infrastructure. This approach is motivated by the will to exploit our canonical model at these different levels, and to adapt it depending on their needs. This experimentation was conducted with Think, a C implementation of Fractal specifications. We present two case studies prototyped with Tinap. First, an application for DJ's: From a dedicated signal pressed on a vinyl and analysed by the software, the user is able to control various multimedia sources (audio/video). Secondly, for the implementation of the Accord execution model (a design methodology for real-time applications).

Comparativement à la population adulte, les personnes âgées utilisent dans une moindre proportion les services de santé pour des problèmes de détresse psychologique. Les problèmes de détresse psychologique non traités ont des répercussions importantes sur la vie des personnes âgées telles une diminution de la qualité de vie, l’aggravation de la condition de santé physique pouvant mener au décès ainsi qu’un risque plus élevé de suicide. Dans le cadre de cette recherche, l’intérêt a porté plus particulièrement sur la contribution des préoccupations des personnes âgées vis-à-vis leurs symptômes de détresse psychologique et des croyances relatives à la détresse psychologique et à l’utilisation des services de santé pour des problèmes de détresse psychologique dans la décision d’utiliser ou non les services de santé pour des symptômes de détresse psychologique. La validité et la fiabilité du construit des préoccupations des personnes âgées vis-à-vis leurs symptômes de détresse psychologique ont également été étudiées de même que la stabilité temporelle de ces préoccupations. Les données de l’étude longitudinale ESA (Étude sur la santé des aîné(e)s au Québec), menée auprès d’un échantillon probabiliste de 2 797 personnes âgées francophones de 65 ans et plus vivant dans la communauté, ont été utilisées. La collecte des données a été réalisée entre janvier 2005 et février 2008. Une stratégie de modélisation d’équations structurales a été utilisée pour tester les hypothèses auprès des personnes âgées présentant au moins un symptôme de détresse psychologique (n=1023). Les résultats ont révélé que trois items mesuraient adéquatement le construit des préoccupations des personnes âgées vis-à-vis leur symptômes de détresse psychologique (la perception de douleur, les inquiétudes vis-à-vis des symptômes de détresse psychologique, la perception de conséquences sur la santé) et que cette mesure possédait une bonne cohérence interne (pc=0,78). Il a également été observé que les préoccupations des personnes âgées vis-à-vis leurs symptômes de détresse psychologique était la variable la plus fortement associée à la décision d’utiliser les services de santé pour ces symptômes (t=-8,85). Pour l’analyse de changement, les résultats ont suggéré que les préoccupations des personnes âgées vis-à-vis leurs symptômes de détresse psychologique étaient stables sur une période de 12 mois. Les résultats issus de ce projet de doctorat ont fourni un nouvel éclairage sur la contribution des préoccupations des personnes âgées vis-à-vis leurs symptômes de détresse psychologique et des croyances à la décision d’utiliser les services de santé pour des symptômes de détresse psychologique. Ils permettent d’identifier des sous-groupes de la population âgée qui pourraient faire l’objet d’une attention particulière de la part des agences de santé publique.

Les composants logiciels sont des entités logicielles réutilisables promettant une réduction des coûts liés au développement, à la maintenance et à l'évolution d'un logiciel. Actuellement, de nombreuses propositions se réclament du mode de développement par assemblage de composants logiciels. Malgré un vocabulaire parfois commun (composant, port, interface, service, connexion, connecteur), ces propositions sont disparates de par leurs origines, leurs objectifs, leurs concepts ou encore leurs mécanismes. De plus, elles restent difficiles à utiliser en pratique par manque de véritables langages de programmation sémantiquement fondés et concrètement utilisables. Devant tant de profusion, nous nous intéressons, dans cette thèse, aux problématiques suivantes: qu'est-ce qu'un langage à composants? Quels sont les avantages de ces langages? Comment réaliser un langage à composants?<br />Cette thèse propose donc Scl, un langage de programmation à composants permettant de mettre en pratique réellement la programmation par composants (PPC). De par sa conception, Scl se veut être un langage : (i) minimal dans le sens où toutes les abstractions et tous les mécanismes qui lui sont intégrés répondent à un besoin identifié ; (ii) simple car ses abstractions et ses mécanismes sont de haut niveau ; (iii) détaillé car nous avons abordé un ensemble de questions souvent oubliées dans les autres propositions comme l'auto-référence, le passage d'arguments ou le statut des composants de base (collections, entiers, etc) dans un monde unifié ; (iv) dédié à la PPC, car prenant en compte les deux préoccupations que nous jugeons majeures en PPC et qui sous-tendent toute l'étude: le découplage et la non-anticipation. <br />Le coeur de Scl repose principalement sur les concepts de composant, de port, de service, de connecteur et de « code glue » ainsi que sur les mécanismes de liaison de ports et d'invocation de service. La séparation des préoccupations au niveau du code occupe une part importante de l'étude qui établit un lien entre la programmation par composants et la programmation par aspects (PPA). Scl propose dans ce cadre une amélioration des approches dites « symétriques » de la PPA, via une unification des concepts d'aspect et de composant et via un ensemble de différents types de liaisons de ports qui permettent d'utiliser un même composant de façon standard ou de façon transversale. Scl intègre aussi un mécanisme général permettant d'établir des connexions entre composants basées sur les changements d'états de leurs propriétés sans que leurs programmeurs n'aient à écrire une ligne de code spécifique à cet effet. Deux prototypes de Scl sont également présentés, le premier et le plus abouti est écrit en Smalltalk et le second en Ruby.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

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L'étude d'un système à l'aide de simulations informatiques à événements discrets implique plusieurs activités: spéci cation du modèle conceptuel, description de l'architecture logicielle du modèle, développement des logiciels, scénarisation de la simulation, instrumentation, plani cation d'expérimentation, con guration des ressources de calcul, exécution, post-traitement et analyse, validation et de véri cation (V&V). De nombreux éléments logiciels sont requis pour remplir toutes ces activités. Toutefois, il est fréquent de créer un nouveau simulateur à partir de rien quand on commence une étude à l'aide de simulation. Dans ce cas il est nécessaire de développer de multiples outils prenant en charge les activités de la simulation. Cette thèse aborde le dé de la création de nouveaux simulateurs tout en réutilisant des modèles et des outils provenant d'autres simulateurs. En e et, la réutilisation de logiciel augmente la abilité, est moins sujette aux erreurs, permet une meilleure utilisation des expertises complémentaires, améliore la conformité aux normes, et accélère le développement. La réutilisation de logiciels peut être appliquée à toutes les activités de la simulation. Plusieurs problèmes doivent être résolus pour tirer pleinement pro t de la réutilisation. Dans cette thèse, nous abordons trois questions principales: Tout d'abord, nous étudions les solutions pratiques de réutilisation permettant de combiner un ensemble choisi d'éléments logiciels utiles pour la modélisation et la simulation, en incluant aussi bien les modèles, les moteurs de simulation, les algorithmes et les outils; Deuxièmement, nous nous concentrons sur les questions liées à l'instrumentation; Troisièmement, nous étudions le problème de l'intégration d'éléments logiciels provenant d'autres simulateurs dans un nouveau simulateur. Pour atteindre ces objectifs, nous étudions des techniques avancées de du génie logiciel, tels que le génie logiciel à base de composants (CBSE) et la programmation orientée aspect, sur lesquels nous construisons une solution originale pour la modélisation et la simulation à l'aide de multiples couches réutilisables. Nous avons développé un prototype d'architecture logicielle qui prouve la faisabilité de cette solution.