Les applications ubiquitaires évoluent dans des environnements plus hétérogènes et plus dynamiques que ceux des systèmes distribués traditionnels. La criticité des domaines applicatifs impliqués et la vocation non intrusive de l'informatique ubiquitaire exigent de garantir la robustesse des applications avant et pendant leur déploiement en situation réelle. Les solutions proposant de gérer la dynamicité des environnements ubiquitaires offrent des canevas de programmation dont la généricité ne permet pas de garantir la fiabilité des applications développées. D'autres solutions permettent davantage de vérifications en assurant, par exemple, l'intégrité des communications. Cependant, ces vérifications, telles que proposées dans ces solutions, empêchent la prise en compte de la dynamicité, indispensable à la mise en oeuvre d'applications ubiquitaires. Dans cette thèse, nous proposons un canevas logiciel visant à concevoir, développer, vérifier et tester les applications ubiquitaires avant leur déploiement en environnements réels. Notre approche repose sur des spécifications haut niveau des applications cibles. Chaque spécification, écrites dans le langage DIASPEC, est analysée, vérifiée et compilée par le compilateur DIASPEC qui génère un canevas logiciel dédié, incluant un canevas de programmation et un canevas de simulation. Les canevas de programmation générés fournissent du support pour la programmation d'applications ubiquitaires. Ils garantissent l'intégrité des communications tout en permettant la gestion de la dynamicité des environnements ubiquitaires. Les canevas de simulation générés fournissent du support pour le test des applications ainsi développées. Les contributions de cette thèse sont les suivantes ; Nous proposons l'approche DIAGEN qui permet, à partir de spécifications d'architectures logicielles ubiquitaires, de générer du support de programmation et un ensemble de vérifications dédiés au développement d'applications ubiquitaires. Ces spécifications reposent sur un langage déclaratif, appelé DIASPEC, qui permet de décrire les types de services composant les applications ubiquitaires cibles. Le compilateur DIASPEC vérifie la cohérence des spécifications et génère, à partir de celles-ci, des canevas de programmation dédiés. Les canevas de programmation générés garantissent l'intégrité des communications d'applications dynamiques. Nous avons développé DIASIM, un simulateur pour tester à l'exécution, le comportement des applications développées avec l'approche DIAGEN. DIASIM permet de tester les applications sans les modifier et d'intégrer incrémentalement des services réels dans les scénarios de simulation. Nous avons montré que l'approche DIAGEN permet davantage de vérifications statiques tout en gérant la dynamicité des environnements ubiquitaires et en permettant une plus grande concision des applications développées. Nous avons analysé les canevas de programmation générés pour la gestion de réunion, l'immotique et la téléphonie. / Ubiquitous systems have to cope with more heterogeneous and more dynamic environments than traditional distributed systems. The criticity of application domains related to ubiquitous computing requires to ensure the robustness of applications before their deployment in actual situations. Some approaches handle the dynamicity of ubiquitous environments but propose generic programming frameworks. This genericity is a major obstacle for producing robust applications. Other approaches enable more verifications that ensure, for example, communication integrity. However, as performed by these approaches, these verifications are not compatible with managing constant changes of ubiquitous environments. This thesis proposes a declarative approach to generate software frameworks for ubiquitous computing. Our approach relies on high-level specifications of target applications. These specifications, written in the DIASPEC language, are analyzed, checked and compiled by the DIASPEC compiler which generates dedicated software frameworks, including programming frameworks and simulation frameworks. The generated programming frameworks provide programming support for developing ubiquitous applications while the generated simulation frameworks provide testing support for these applications. Programming frameworks ensure communication integrity while handling the dynamicity of ubiquitous environments. Furthermore, they are generated on top of a generic middleware; the layered architecture of this middleware allows ubiquitous applications to be independent of underlying technologies. The contributions of this thesis are as follows; We present the DIAGEN approach which proposes to generate, from specifications of ubiquitous software architectures, programming support and verifications dedicated to the development of ubiquitous applications. These specifications are written in a declarative language, called DIASPEC, which allows to describe all service types composing the target ubiquitous applications. The DIASPEC compiler checks the specification consistency and generates dedicated programming frameworks. These programming frameworks ensure communication integrity of dynamic applications. The underlying middleware has a layered architecture, making programming frameworks independent of software buses. Thus, applications are portable without modification. We present the DIASIM simulator that tests, at run time, the behavior of applications developed with DIAGEN. DIASIM allows to test applications without modification and to incrementally integrate actual services in simulation scenarios. We show that DIAGEN applications are more concise than existing approaches while enabling more verifications and handling the dynamicity of ubiquitous environments.

Les applications ubiquitaires évoluent dans des environnements plus hétérogènes et plus dynamiques que ceux des systèmes distribués traditionnels. La criticité des domaines applicatifs impliqués et la vocation non intrusive de l'informatique ubiquitaire exigent de garantir la robustesse des applications avant et pendant leur déploiement en situation réelle. Les solutions proposant de gérer la dynamicité des environnements ubiquitaires offrent des canevas de programmation dont la généricité ne permet pas de garantir la fiabilité des applications développées. D'autres solutions permettent davantage de vérifications en assurant, par exemple, l'intégrité des communications. Cependant, ces vérifications, telles que proposées dans ces solutions, empêchent la prise en compte de la dynamicité, indispensable à la mise en oeuvre d'applications ubiquitaires. Dans cette thèse, nous proposons un canevas logiciel visant à concevoir, développer, vérifier et tester les applications ubiquitaires avant leur déploiement en environnements réels. Notre approche repose sur des spécifications haut niveau des applications cibles. Chaque spécification, écrites dans le langage DIASPEC, est analysée, vérifiée et compilée par le compilateur DIASPEC qui génère un canevas logiciel dédié, incluant un canevas de programmation et un canevas de simulation. Les canevas de programmation générés fournissent du support pour la programmation d'applications ubiquitaires. Ils garantissent l'intégrité des communications tout en permettant la gestion de la dynamicité des environnements ubiquitaires. Les canevas de simulation générés fournissent du support pour le test des applications ainsi développées. Les contributions de cette thèse sont les suivantes :<br />– Nous proposons l'approche DIAGEN qui permet, à partir de spécifications d'architectures logicielles ubiquitaires, de générer du support de programmation et un ensemble de vérifications dédiés au développement d'applications ubiquitaires. Ces spécifications reposent sur un langage déclaratif, appelé DIASPEC, qui permet de décrire les types de services composant les applications ubiquitaires cibles. Le compilateur DIASPEC vérifie la cohérence des spécifications et génère, à partir de celles-ci, des canevas de programmation dédiés. Les canevas de programmation générés garantissent l'intégrité des communications d'applications dynamiques.<br />– Nous avons développé DIASIM, un simulateur pour tester à l'exécution, le comportement des applications développées avec l'approche DIAGEN. DIASIM permet de tester les applications sans les modifier et d'intégrer incrémentalement des services réels dans les scénarios de simulation.<br />– Nous avons montré que l'approche DIAGEN permet davantage de vérifications statiques tout en gérant la dynamicité des environnements ubiquitaires et en permettant une plus grande concision des applications développées. Nous avons analysé les canevas de programmation générés pour la gestion de réunion, l'immotique et la téléphonie.

La présente étude porte sur la capacité d'améliorer la détection des Activités de la Vie Quotidienne, AVQ (ou ADL :"Activity of Daily Life") par l'utilisation de capteur [i.e. capteurs] de mouvements portés par l'occupant d'un habitat intelligent. Les données provenant de ces capteurs devraient fusionner avec les informations issues de l'appartement pour donner une information plus pertinente par le principe de synergie [21]. La solution choisie pour le dispositif porté par la personne est l'innovation principale du projet : un réseau de capteurs disposés à plusieurs endroits sur le corps, communicant sans fil entre eux et avec le contrôle de l'appartement. Les données extraites sont le mouvement relatif du corps, et plus spécifiquement des mains et du tronc, par rapport à la verticale. De par les propriétés de ces éléments - nécessairement petits, discrets - des MEMS seront utilisés pour satisfaire ces critères. Le projet repose sur la conception des dispositifs embarqués sur l'occupant dans l'optique d'en étendre les fonctionnalités à d'autres analyses tels [i.e. telles] que le son, la position dans l'environnement, le statut médical, etc. Pour prouver la faisabilité, des capteurs externes seront ajoutés pour compléter les informations de base et donc étendre la qualité des inférences sur les activités en cours. Le mouvement est une donnée facilement détectable de par sa relative simplicité de mise en oeuvre et il fournit une bonne base de travail pour étudier de façon systématique les différents points clés de l'étude : la communication, la synergie des informations, l'analyse des activités, etc.

Ce travail de thèse explore la conception d'applications collaboratives destinées a être exécutées dans des environnements ubiquitaires. Les applications collaboratives fournissent des moyens pour que des utilisateurs organisés dans des groupes puissent coopérer afin d'effectuer une tâche commune. Jusqu'à présent, ces applications ont été conçues pour une utilisation avec des systèmes de type "bureau". Dans ce travail nous proposons de faire profiter ces applications des possibilités offertes par les environnements issus de l'informatique ubiquitaire, notamment la sensibilité au contexte et l'adaptation. En premier lieu, un modèle sémantique de la collaboration, appelé GCO, est proposé afin de permettre l'expression des besoins de collaboration indépendamment du domaine d'application. Ce modèle est une ontologie de la collaboration incorporant des règles permettant d'effectuer d'inférences pour déduire un schéma de déploiement à partir des besoins de collaboration. En deuxième lieu, une approche de modélisation est proposée afin de faciliter la conception d'applications collaboratives ubiquitaires. Cette approche se base sur une décomposition multi-niveau permettant la mise en Suvre d'une adaptation de l'architecture du système aux changements du contexte haut niveau (exigences de l'application) et bas niveau (contraintes liées aux ressources). Ensuite, le framework FACUS, qui est une implantation de l'approche utilisant GCO comme modèle pivot pour l'interopérabilité entre les exigences et les contraintes, est proposé. Enfin, FACUS est évalué tant du point de vue fonctionnel que de celui des performances, montrant la faisabilité de notre approche.

La gestion des suites chirurgicales joue un rôle central pour permettre aux hôpitaux d’offrir l’accès aux soins à des coûts raisonnables. L'informatisation et l'automatisation sont des évolutions conventionnelles pour améliorer l’efficacité. Toutefois, un soutien inadapté ne peut améliorer l'activité de gestion et peut nuire à son action. Notre hypothèse est que des fonctionnalités interactives, utilisables, flexibles et adaptée aux spécificités des activités locales peuvent créer un environnement de travail dans lequel le personnel médical est capable de réagir à des événements inattendus et de s’approprier la technologie. Nos contributions comprennent en une analyse de l'activité de l'équipe chirurgicale, basée sur des entretiens, observations, une revue de la littérature et une analogie avec l'aviation civile. Nous avons participé à la construction d'un modèle mathématique du flux chirurgical et d'une visualisation de ce modèle. Nous avons identifié les exigences et principes de conception nécessaires au développement, à l'intégration et à l'appropriation d'un outil pour soutenir la gestion du flux chirurgical. Nous avons conçu des interactions multi-utilisateurs sur une grande surface et développé un prototype de tableau blanc électronique, OnBoard, qui démontre l'intégration des spécifications et des défis techniques. OnBoard appartient à un système cyber-physique comprenant des capteurs dans les salles d'opération. Enfin, nous avons déployé et évalué OnBoard dans une suite chirurgicale. L'expérience de OnBoard suggère que la conception des interactions est primordiale pour offrir un environnement collaboratif efficace au personnel médical. / Surgical suite management plays a key role in the endeavor of hospitals: patients’ health at sustainable cost. Computerization and automation of processes are conventional solutions to support resource management and efficiency. However, unsuitable support might not improve the management activity, and can even be detrimental to it. Our hypothesis is that usable and flexible interactivity tuned to local particularities can create a working environment in which the medical staff can cope with unexpected surgery events and appropriate the technology. Our contributions comprise an analysis of the activity of the surgical team, based on interviews, observations, review of the literature and an analogy with civil aviation. We participated in the construction of a mathematical model of the surgical workflow and a visualization of the mathematical model. We conducted an experimentation to identify bottlenecks of workflow inefficiencies and delays. We identified scenarios, requirements and design principles necessary to the development, integration and acceptation of a tool to support surgical workflow activities. We designed multi-users interactions on a large surface and made a prototype of electronic whiteboard, OnBoard, for the surgical suite which demonstrates the integration of the specifications and technical challenges. OnBoard belongs to a larger cyber physical system including activity sensors in every operating room of the surgical suite. Finally, we deployed the prototype in a surgical suite and evaluated it. The OnBoard experience suggests that the design of interactions is paramount to provide the medical staff an efficient collaborative environment.

Ubiquitous Sensor Network (USN) est un réseau conceptuel construit sur des réseaux physiques existantes. Il se sert des données détectées et fournit des services de connaissances à quiconque, n'importe où et à tout moment, et où l'information est générée en utilisant la sensibilité au contexte. Dispositifs et USN portables intelligents émergent rapidement en offrant de nombreux services fiables facilitant la vie des gens. Ces petits terminaux et terminaux très utiles besoin d'un substrat de communication globale pour fournir un service complet de l'utilisateur final global. En 2010, ITU -T a fourni les exigences pour supporter des applications et services USN dans le Next Generation Network (NGN) de l'environnement d'exploiter les avantages du réseau de base. L'un des principaux marchés prometteurs pour l'application et les services USN est la e- santé. Il fournit le suivi des patients en continu et permet une grande amélioration dans les services médicaux. D'autre part, des Véhicules Ad-hoc NETwork (VANET) est une technologie émergente qui permet une communication intelligente entre les véhicules mobiles. Intégrer VANET avec USN a un grand potentiel pour améliorer la sécurité routière et la fluidité du trafic. La plupart des applications VANET sont appliqués en temps réel et ils sont sensibles à retarder, en particulier ceux liés à la sécurité et à la santé. Dans ce travail, nous proposons d'utiliser l'IP Multimédia Subsystem (IMS) comme une sous- couche de contrôle de service dans l'environnement USN fournir un substrat mondiale pour un service complet de bout en bout. De plus, nous vous proposons d'intégrer VANETs avec USN pour des applications et des installations riches plus, ce qui facilitera la vie des humains. Nous avons commencé à étudier les défis sur la route pour atteindre cet objectif / Ubiquités Sensor Network (USN) is a conceptual network built over existing physical networks. It makes use of sensed data and provides knowledge services to anyone, anywhere and at anytime, and where the information is generated by using context awareness. Smart wearable devices and USNs are emerging rapidly providing many reliable services facilitating people life. Those very useful small end terminals and devices require a global communication substrate to provide a comprehensive global end user service. In 2010, the ITU-T provided the requirements to support USN applications and services in the Next Génération Network (NGN) environment to exploit the advantages of the core network. One of the main promising markets for the USN application and services is the e-Health. It provides continuous patients’ monitoring and enables a great improvement in medical services. On the other hand, Vehicular Ad-Hoc NETwork (VANET) is an emerging technology, which provides intelligent communication between mobile vehicles. Integrating VANET with USN has a great potential to improve road safety and traffic efficiency. Most VANET applications are applied in real time and they are sensitive to delay, especially those related to safety and health. In this work, we propose to use IP Multimedia Subsystem (IMS) as a service controller sub-layer in the USN environment providing a global substrate for a comprehensive end-to-end service. Moreover, we propose to integrate VANETs with USN for more rich applications and facilities, which will ease the life of humans. We started studying the challenges on the road to achieve this goal