Nous proposons dans notre thèse une nouvelle méthodologie pour le développement des protocoles de communication et des applications réparties en explorant une approche de synthèse automatisée. Après avoir effectué un état de l'art sur les techniques de synthèse de protocoles, nous présentons, dans la première partie de la thèse, une nouvelle méthode de synthèse automatique de spécifications de protocoles à partir de spécifications de services dans un modèle de réseaux de Petri interprétés. Notre approche de synthèse est basée sur un nouveau concept de raffinement de réseaux de Petri qui assure la correction des protocoles construits de façon incrémentale. L'intérêt principal de cette méthode par rapport aux techniques classiques basées sur l'analyse est qu'elle évite la phase supplémentaire de validation du protocole qui passe souvent par une analyse exhaustive dont le problème fondamental est l'explosion combinatoire. De plus, le coût de construction des protocoles est considérablement diminué. Partant d'une description de service, notre technique de synthèse permet de dériver automatiquement au niveau protocole l'ensemble des fonctionnalités suivantes: (1) traitements répartis, (2) flot de contrôle, (3) flot de données, (4) contrôle de la cohérence des données, (5) et choix distribué. Elle constitue, de ce fait, un "bon" compromis entre le pouvoir de synthèse et le pouvoir d'expression des services relativement aux techniques existantes. Dans la deuxième partie de la thèse nous présentons une application réelle de notre méthode de synthèse à la conception du protocole de transport ISO de base (ISO 8073), le point de départ de la conception étant la spécification du service de transport ISO 8072. Dans la troisième partie de la thèse, nous présentons un ensemble d'outils logiciels pour la synthèse automatique de protocoles que nous appelons STEPS (Software Toolset for automatEd Protocol Synthesis). Nous avons développé cet ensemble d'outils afin de démontrer l'utilité et la faisabilité de l'approche de synthèse que nous proposons. La sémantique de notre modèle de spécification étant assez proche de celle du langage Estelle, nous proposons une extension de notre démarche pour la synthèse de spécifications de protocoles dans le langage Estelle. L'intérêt est que ces spécifications peuvent être directement exploitées par des outils existants afin de générer automatiquement du code exécutable ou d'effectuer des simulations et des évaluations de performances.

Vers l'auto-stabilisation des systèmes à grande échelle.

Pour bien fonctionner, une application répartie nécessite de communiquer<br />et d'échanger des informations entre ces différentes entités. Les agents<br />mobiles apparaissent dans ce contexte comme une solution prometteuse<br />permettant la construction d'applications flexibles, adaptables aux<br />contraintes de l'application et de l'environnement d'exécution. Dans<br />cette thèse, la mobilité est étudiée sous deux angles. D'une part,<br />l'envoi du code sur le serveur permet d'adapter les services distants<br />aux exigences du client ce qui permet la réduction du trafic réseau.<br />D'autre part, une machine surchargée peut déléguer l'exécution de<br />certaines de ces tâches à une autre machine ce qui permet de gagner au<br />niveau du temps d'exécution. Une architecture basée sur la technologie<br />d'agents mobiles est proposée. Elle permet l'équilibrage de charge dans<br />une application répartie. L'architecture proposée est décentralisée et<br />l'équilibrage de charge se fait d'une façon dynamique. Un agent mobile<br />collecteur est utilisé afin de construire une vision globale du système.<br />Pour la réduction du trafic, nous proposons la communication par un<br />agent intelligent hybride. L'agent utilise ainsi deux modes,<br />client/serveur ou migration (échange locale), pour sa communication. Le<br />processus décisionnel de Markov est utilisé pour trouver la politique<br />optimale du déplacement de l'agent. Un travail d'expérimentation sur des<br />problèmes concrets permet de valider les algorithmes proposés.

Cette thèse étudie ce qui peut-être calculé dans des systèmes composés de multiple ordinateurs communicant par messages ou partageant de la mémoire. Les modèles considérés prennent en compte la possibilité de défaillance d'une partie de ces ordinateurs ainsi que la variabilité et l'hétérogénéité de leurs vitesses d'exécution. Les résultats présentés considèrent principalement les problèmes d'accord, les systèmes sujets au partitionnement et les détecteurs de fautes. Ce document établis des relations entre les modèles itérés connus et la notion de détecteur de fautes. Il présente une hiérarchie de problèmes généralisant l'accord k-ensembliste et le consensus s-simultané. Une nouvelle construction universelle basée sur des objets consensus s-simultané ainsi qu'une famille de modèles itérés autorisant plusieurs processus à s'exécuter en isolation sont introduites. / This thesis studies computability in systems composed of multiple computers exchanging messages or sharing memory. The considered models take into account the possible failure of some of these computers, as well as variations in time and heterogeneity of their execution speeds. The presented results essentially consider agreement problems, systems prone to partitioning and failure detectors. The document establishes relations between known iterated models and the concept of failure detector and presents a hierarchy of agreement problems spanning from k-set agreement to s-simultaneous consensus. It also introduces a new universal construction based on s-simultaneous consensus objects and a family of iterated models allowing several processes to run in isolation.

Les problèmes de prise de décisions séquentielles multiagents sont difficiles à résoudre surtout lorsque les agents n'observent pas parfaitement l'état de Y environnement. Les approches existantes pour résoudre ces problèmes utilisent souvent des approximations de la fonction de valeur ou se basent sur la structure pour simplifier la résolution. Dans cette thèse, nous proposons d'approximer un problème de décisions séquentielles multiagent à observation limitée, modélisé par un processus décisionnel markovien décentralisé (DEC-MDP) en utilisant deux hypothèses sur la structure du problème. La première hypothèse porte sur la structure de comportement optimal et suppose qu'il est possible d'approximer la politique optimale d'un agent en connaissant seulement les actions optimales au niveau d'un petit nombre de situations auxquelles l'agent peut faire face dans son environnement. La seconde hypothèse porte, quant à elle, sur la structure organisationnelle des agents et suppose que plus les agents sont éloignés les uns des autres, moins ils ont besoin de se coordonner. Ces deux hypothèses nous amènent à proposer deux approches d'approximation. La première approche, nommée Supervised Policy Reinforcement Learning, combine l'apprentissage par renforcement et l'apprentissage supervisé pour généraliser la politique optimale d'un agent. La second approche se base, quant à elle, sur la structure organisationnelle des agents pour apprendre une politique multiagent dans des problèmes où l'observation est limitée. Pour cela, nous présentons un modèle, le D O F - D E C - M DP (Distance-Observable Factored Decentralized Markov Décision Process) qui définit une distance d'observation pour les agents. A partir de ce modèle, nous proposons des bornes sur le gain de récompense que permet l'augmentation de la distance d'observation. Les résultats empiriques obtenus sur des problèmes classiques d'apprentissage par renforcement monoagents et multiagents montrent que nos approches d'approximation sont capables d'apprendre des politiques proches de l'optimale. Enfin, nous avons testé nos approches sur un problème de coordination de véhicules en proposant une méthode de synchronisation d'agents via la communication dans un cadre à observation limitée.

Les protocoles plug-and-play couplés avec les architectures logicielles rendent nos maisons ubiquitaires. Les équipements domestiques qui supportent ces protocoles peuvent être détectés automatiquement, configurés et invoqués pour une tâche donnée. Actuellement, plusieurs protocoles coexistent dans la maison, mais les interactions entre les dispositifs ne peuvent pas être mises en action à moins que les appareils supportent le même protocole. En plus, les applications qui orchestrent ces dispositifs doivent connaître à l'avance les noms des services et dispositifs. Or, chaque protocole définit un profil standard par type d'appareil. Par conséquent, deux appareils ayant le même type et les mêmes fonctions mais qui supportent un protocole différent publient des interfaces qui sont souvent sémantiquement équivalentes mais syntaxiquement différentes. Ceci limite alors les applications à interagir avec un service similaire. Dans ce travail, nous présentons une méthode qui se base sur l'alignement d'ontologie et la génération automatique de mandataire pour parvenir à une adaptation dynamique de services.

L'évaluation des systèmes répartis est habituellement fondée sur des critères numériques relatifs à la quantité d'information échangée au cours des calculs. Nous montrons que ces critères ne sont pas suffisants pour évaluer le degré de répartition des algorithmes répartis usuels. Des critères qualitatifs, spécifiques de la répartition, sont nécessaires.<br /><br />La modularité exprime que les processeurs du système n'ont initialement aucune connaissance concernant globalement le réseau dans lequel ils sont plongés. La symétrie exprime que les processeurs avec des positions topologiquement équivalentes dans le réseau ont aussi des rôles équivalents dans les calculs.<br /><br />Nous définissons ces propriétés dans le cadre du langage CSP des processus séquentiels communicants de Hoare. Nous proposons une définition syntaxique pour la modularité. Nous montrons qu'une définition syntaxique de la symétrie n'est pas suffisante. Nous en proposons une définition sémantique. Cette définition se réfère implicitement à une sémantique partiellement ordonnée de CSP. <br /><br />Nous étudions l'existence d'algorithmes de diffusion et d'élection dans les réseaux de processus communicants, qui soient modulaires et symétriques. Nous obtenons de nombreux résultats positifs et négatifs. Ceci conduit en particulier à une évaluation précise du pouvoir expressif de CSP. Nous montrons par exemple qu'il n'existe pas d'implantation des gardes d'émission par des gardes de réception seulement, si la symétrie doit être préservée.<br /><br />Ces résultats sont enfin utilisés pour proposer une solution modulaire, symétrique et bornée au problème de la détection de la terminaison répartie proposé par Francez.

Cette thèse présente l'étude de l'implantation d'un système Prolog parallèle sur une architecture sans mémoire commune dans le cadre du projet PLoSys (Parallel Logic System). L'exécution exploite le parallélisme de manière implicite. Le système repose sur un modèle OU multiséquentiel. Le partage de l'état d'exécution est assuré par copie des données. Le langage Prolog supporté est complet, et intègre les effets de bord classiques du langage. La gestion parallèle fait l'objet d'une étude complète pour préserver la compatibilité avec l'exécution séquentielle du langage Prolog. En particulier, une méthode originale est présentée pour la gestion parallèle des effets de bord. Enfin, ce document présente la réalisation d'un prototype portable, ainsi que l'analyse des résultats obtenus

Le but de cette thèse est l'étude et l'implémentation de routines de base pour aider l'utilisateur de machines parallèles à mémoire distribuée à obtenir les meilleures performances avec un coût de développement moindre. Trois ensembles de routines sont étudiés. Le premier concerne des routines de communication sur réseau réconfigurable. La seconde bibliothèque fournit à l'utilisateur des routines portables de recouvrements calculs/communications transparents. Enfin, le dernier ensemble concerne des routines de calcul comme le produit de matrices, la factorisation LU et la transformée de Fourier bidimensionnelle. Une attention toute particulière est portée aux recouvrements calculs/communications. Enfin, une application des principes présentés tout au long de la thèse est donnée. Elle concerne la simulation d'un front de combustion

Le domaine de la conversion d'énergie requiert, la plupart du temps, la mise en œuvre d'études spécifiques et coûteuses pour répondre, avec les meilleures performances possibles (rendement, compacité, CEM), aux diverses applications. Afin de proposer une solution générique et évolutive, nous nous sommes intéressés à l'utilisation d'un réseau de micro- convertisseurs optimisés, de faible puissance, que l'on peut associer en série et/ou en parallèle, pour couvrir un large domaine d'applications. Dans ces conditions, un effort unique de réflexion est à porter sur le dimensionnement d'un micro-convertisseur optimisé qui joue le rôle de cellule élémentaire ou de brique de base pour l'établissement du réseau complet. Cependant, cela suppose de mettre en œuvre également une méthode de contrôle adaptée au grand nombre de micro-convertisseurs ainsi qu'une technique de communication entre tous les micro-convertisseurs, pour assurer un bon équilibrage de la puissance. L'objectif principal de cette thèse est de fournir une solution intégrée pour le contrôle à la fois des cellules de commutation internes du micro-convertisseur et du réseau lui-même. Pour y parvenir, une solution modulaire de contrôle entièrement décentralisé est proposée. Trois étapes essentielles sont alors étudiées : la génération des porteuses entrelacées, l'équilibrage des courants de phase et la régulation des grandeurs de sortie courant et/ou tension. Ces trois étapes sont abordées de manière à proposer une solution entièrement décentralisée. Plusieurs cartes de test ont été réalisées pour valider chaque fonction indépendamment. Un circuit intégré (démonstrateur), implémentant l'ensemble des fonctions nécessaires au contrôle d'un micro-convertisseur 5V-2A-1MHz, a également été conçu et testé. Les résultats expérimentaux montrent clairement la validité des solutions proposées, ce qui ouvre la voie vers un contrôle mieux adapté aux nouveaux types d'architectures multi-phasées et distribuées en réseau.