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La complexité du logiciel augmente tout le temps: les systèmes deviennent plus grands et plus complexes. La modélisation est un élément central de génie logicielle pour relever les défis de la complexité. Cependant, un défi majeur auquel est confronté le développement de logiciels axés sur les modèles est l'évolutivité des outils de modélisation avec une taille croissante de modèles. Certaines initiatives ont commencé à explorer la modélisation tout en stockant des modèles dans une base de données de graphes. Dans cette thèse, nous présentons NMF, un framework pour créer et éditer des modèles dans une base de données Neo4j élevée à l'abstraction du langage de modélisation., Software complexity increases all the time: systems become larger and more complex. Modeling is a central part of software engineering to tackle challenges of complexity. However, a prominent challenge model-driven software development is facing is scalability of modeling tools with a growing size of models. Some initiatives started exploring modeling while storing models in a graph database. In this thesis, we present NMF, a framework to create and edit MDE models in a Neo4j database lifted to the abstraction of the modeling language.

La complexification des systèmes industriels et sociaux, conjuguée à l'impact grandissant des perturbations internes comme externes sur ces derniers, a fait naître le besoin d'acquérir informations et connaissances relatives au domaine et au contexte dans lesquels ils évoluent pour assurer leur pilotage. Dans cette optique, la réunion des connaissances par consensus d'experts a mené dans de nombreux domaines à la construction d'ontologies qui peuvent être intégrées à des systèmes d'aide à la décision. Si ces ontologies formalisent à haut niveau les concepts d'un domaine et les relations que ceux-ci entretiennent entre eux, elles ne constituent pas à proprement parler une base de connaissances qui soit actionnable par un système d'aide à la décision. Ainsi, leur mise en oeuvre requiert une étape de population de l'ontologie, le plus souvent réalisée manuellement, à nouveau via des experts du domaine. Cette tâche se révèle fastidieuse et chronophage, freinant le déploiement à l’échelle industrielle de nombreuses ontologies développées durant les deux dernières décennies. Les travaux de cette thèse s'intéressent donc à la population automatisée non supervisée de ces ontologies à partir de données brutes dont la production augmente de façon exponentielle. Qu'elles soient structurées ou non, sous différents formats (XML, texte brut, document PDF), et de différents types (Web, bases de données, articles de presse, réseaux sociaux), ces sources de données sont autant de mines de connaissances qui permettent d'assister le pilotage d'un système complexe et de décrire le contexte dans lequel il évolue. Dans cette thèse, une approche employant l'ingénierie dirigée par les modèles est explicitée. L'objectif de cette approche est de réconcilier les données brutes non structurées avec les structures ontologiques, utilisées pour organiser et structurer la connaissance. Cette démarche est l'occasion de définir un métamodèle générique - c'est-à-dire autant indépendant du domaine d'application que de la source de données exploitée - pour l'extraction d'informations à partir de données non structurées. La spécification de cette stratégie pour les données textuelles s'est faite à travers une approche hybride mariant règles d'extraction syntaxiques et analyse sémantique. Elle a par ailleurs donné lieu au développement d'un prototype logiciel et à l'application de ce dernier à différents domaines (chimie organique, biochimie, gestion de crise civile) et à partir de différentes sources de données (articles et ouvrages scientifiques, articles issus de l'encyclopédie Wikipedia, articles de presse).

The GRAphe Fonctionnel de Commande Étapes Transitions (GRAFCET) is a powerful graphical modeling language for the pecification of controllers in discrete event systems.It uses expressions to express the conditions of transitions and conditional actions as well as the logical and arithmetic expressions assigned to stored actions. However, several research works has focused on the transformation of Grafcet specifications (including expressions) into control code for embedded systems. To make it easier to edit valid Grafcet models and generate code, it is necessary to propose a formalization of the Grafcet expression language permitting to validate its constructs and provide an appropriate semantics. For this, we propose a context-free grammar that generates the whole set of Grafcet expressions, by extending the usual grammars of logical and arithmetic expressions. We also propose a metamodel and an associated semantics of Grafcet expressions to facilitate the implementation of the Grafcet language. A parser of the expressions Grafcet emph G7Expr is then obtained thanks to the generator of parsers ANTLR, while the metamodel is implemented in the Eclipse EMF Model Driven Engineering (MDE) environment. The combination of the two tools makes it possible to analyze and automatically build Grafcet expressions when editing and synthesizing Grafcet models. Le GRAphe Fonctionnel de Commande Étapes Transitions (GRAFCET) est un puissant lan-gage de modélisation graphique pour la spécification de contrôleurs dans des systèmes à événe-ments discrets. Il fait usage des expressions pour exprimer les conditions de franchissement des transitions et des actions conditionnelles ainsi que les expressions logiques et arithmétiques assi-gnées aux actions stockées. Cependant, de nombreux travaux se sont penchés sur la transformation de spécifications Grafcet (y compris les expressions) en code de contrôle pour systèmes embar-qués. Pour faciliter l'édition de modèles Grafcet valides et la génération du code de contrôle, il est judicieux de proposer une formalisation du langage des expressions Grafcet, permettant de valider ses constructions et d'en pourvoir une sémantique appropriée. Pour cela, nous proposons une gram-maire hors-contexte qui génère tout l'ensemble des expressions Grafcet, en étendant les grammaires usuelles des expressions arithmétiques et logiques. Nous proposons également un métamodèle et une sémantique associée des expressions Grafcet pour faciliter la mise en oeuvre du langage Grafcet sous la forme d'un parseur des expressions Grafcet G7Expr obtenu grce au générateur d'analyseurs syntaxiques ANTLR, alors que le métamodèle est mis en oeuvre dans l'environnement d'Ingénie-rie Dirigée par les Modèles (IDM) Eclipse EMF. L'association des deux outils permet d'analyser et de construire automatiquement les expressions Grafcet lors de l'édition et la synthèse des modèles Grafcet.

Developers use GUI frameworks to design the graphical user interface of their applications. It allows them to reuse existing graphical components and build applications in a fast way. However, with the generalization of mobile devices and Web applications, GUI frameworks evolve at a fast pace: JavaFX replaced Java Swing, Angular 8 replaced Angular 1.4 which had replaced GWT (Google Web Toolkit). Moreover, former GUI frameworks are not supported anymore. This situation forces organizations to migrate their applications to modern frameworks regularly to avoid becoming obsolete.To ease the migration of applications, previous research designed automatic approaches dedicated to migration projects. Whereas they provide good results, they are hard to adapt to other contexts than their original one. For instance, at Berger-Levrault, our industrial partner, applications are written in generic programming languages (Java/GWT), proprietary “4th generation” languages (VisualBasic 6, PowerBuilder), or markup languages (Silverlight). Thus, there is a need for a language-agnostic migration approach allowing one to migrate various GUI frameworks to the latest technologies. Moreover, when performing automatic migration with these approaches, part of the migrated application still needs to be manually fixed. This problem is even more important for large applications where this last step can last months. Thus, companies need to migrate their application incrementally to ensure end-user continuous delivery throughout the process.In this thesis, we propose a new incremental migration approach. It aims at allowing the migration of large applications while ensuring end-user delivery. It consists of migrating pages using our automatic GUI migration tool, fixing them, and integrating them in a hybrid application. To create our GUI migration tool, we designed a pivot meta-model composed of several packages representing the visual and the behavioral aspects of any GUI. We detailed multiple implementations of our GUI migration tool that extract and generate GUI using different frameworks.We successfully applied our migration approach to a real industrial application at Berger-Levrault. The migrated application is now in production. We also validated our automatic GUI migration tool on several migration projects, includingapplications developed with programming and markup languages. The company is currently using our approach for other migration projects.; Les développeurs utilisent des frameworks d’interface graphique (GUI frameworks) pour concevoir l’interface utilisateur graphique de leurs applications. Cela leur permet de réutiliser des composants graphiques existants et de construire des applications rapidement. Cependant, avec la généralisation des appareils mobiles et des applications Web, les GUI frameworks évoluent à un rythme rapide : JavaFX a remplacé Java Swing, Angular 8 a remplacé Angular 1.4 qui avait remplacé GWT (Google Web Toolkit). De plus, les anciens GUI frameworks ne sont plus supportés. Cette situation oblige les organisations à migrer régulièrement leurs applications vers des frameworks modernes pour éviter qu’elles deviennent obsolètes.Pour faciliter la migration des applications, des recherches antérieures ont conçu des approches automatiques dédiées à des projets de migration. Bien qu’elles fournissent de bons résultats, elles sont difficiles à adapter à d’autres contextes que celui d’origine. Par exemple, chez Berger-Levrault, notre partenaire industriel, les applications sont écrites dans des langages de programmation génériques (Java/GWT), des langages propriétaires de “4ème génération” (VisualBasic 6, PowerBuilder), ou des langages de balisage (Silverlight). Il est donc nécessaire d’adopter une approche de migration indépendante du langage, qui permette de faire migrer diverses interfaces graphiques vers les technologies les plus récentes. En outre, lors d’une migration automatique avec ces approches, une partie de l’application migrée doitencore être corrigée manuellement. Ce problème est encore plus important pour les grandes applications où cette dernière étape peut durer des mois. Les entreprises doivent donc migrer leur application de manière incrémentale afin de garantir une livraison continue à l’utilisateur final tout au long du processus.Dans cette thèse, nous proposons une nouvelle approche de migration incrémentale. Elle vise à permettre la migration de grandes applications tout en garantissant la livraison à l’utilisateur final. Elle consiste à migrer des pages à l’aide denotre outil de migration automatique de GUI, à les corriger et à les intégrer dans une application hybride. Pour créer notre outil de migration de GUI, nous avons conçu un méta-modèle pivot de GUI composé de plusieurs paquetages eprésentant les aspects visuels et comportementaux de toute GUI. Nous avons détaillé plusieurs implémentations de notre outil de migration de GUI qui extraient et génèrent des GUI utilisant différents frameworks.Nous avons appliqué avec succès notre approche de migration sur une application industrielle de Berger-Levrault. L’application migrée est maintenant en production. Nous avons également validé notre outil de migration automatique d’interface graphique sur plusieurs projets de migration incluant des applications développées avec des langages de programmation et de balisage. L’entreprise utilise actuellement notre approche pour d’autres projets de migration.

Les développeurs utilisent des frameworks d’interface graphique (GUI frameworks) pour concevoir l’interface utilisateur graphique de leurs applications. Cela leur permet de réutiliser des composants graphiques existants et de construire des applications rapidement. Cependant, avec la généralisation des appareils mobiles et des applications Web, les GUI frameworks évoluent à un rythme rapide : JavaFX a remplacé Java Swing, Angular 8 a remplacé Angular 1.4 qui avait remplacé GWT (Google Web Toolkit). De plus, les anciens GUI frameworks ne sont plus supportés. Cette situation oblige les organisations à migrer régulièrement leurs applications vers des frameworks modernes pour éviter qu’elles deviennent obsolètes.Pour faciliter la migration des applications, des recherches antérieures ont conçu des approches automatiques dédiées à des projets de migration. Bien qu’elles fournissent de bons résultats, elles sont difficiles à adapter à d’autres contextes que celui d’origine. Par exemple, chez Berger-Levrault, notre partenaire industriel, les applications sont écrites dans des langages de programmation génériques (Java/GWT), des langages propriétaires de “4ème génération” (VisualBasic 6, PowerBuilder), ou des langages de balisage (Silverlight). Il est donc nécessaire d’adopter une approche de migration indépendante du langage, qui permette de faire migrer diverses interfaces graphiques vers les technologies les plus récentes. En outre, lors d’une migration automatique avec ces approches, une partie de l’application migrée doitencore être corrigée manuellement. Ce problème est encore plus important pour les grandes applications où cette dernière étape peut durer des mois. Les entreprises doivent donc migrer leur application de manière incrémentale afin de garantir une livraison continue à l’utilisateur final tout au long du processus.Dans cette thèse, nous proposons une nouvelle approche de migration incrémentale. Elle vise à permettre la migration de grandes applications tout en garantissant la livraison à l’utilisateur final. Elle consiste à migrer des pages à l’aide denotre outil de migration automatique de GUI, à les corriger et à les intégrer dans une application hybride. Pour créer notre outil de migration de GUI, nous avons conçu un méta-modèle pivot de GUI composé de plusieurs paquetages eprésentant les aspects visuels et comportementaux de toute GUI. Nous avons détaillé plusieurs implémentations de notre outil de migration de GUI qui extraient et génèrent des GUI utilisant différents frameworks.Nous avons appliqué avec succès notre approche de migration sur une application industrielle de Berger-Levrault. L’application migrée est maintenant en production. Nous avons également validé notre outil de migration automatique d’interface graphique sur plusieurs projets de migration incluant des applications développées avec des langages de programmation et de balisage. L’entreprise utilise actuellement notre approche pour d’autres projets de migration. Developers use GUI frameworks to design the graphical user interface of their applications. It allows them to reuse existing graphical components and build applications in a fast way. However, with the generalization of mobile devices and Web applications, GUI frameworks evolve at a fast pace: JavaFX replaced Java Swing, Angular 8 replaced Angular 1.4 which had replaced GWT (Google Web Toolkit). Moreover, former GUI frameworks are not supported anymore. This situation forces organizations to migrate their applications to modern frameworks regularly to avoid becoming obsolete.To ease the migration of applications, previous research designed automatic approaches dedicated to migration projects. Whereas they provide good results, they are hard to adapt to other contexts than their original one. For instance, at Berger-Levrault, our industrial partner, applications are written in generic programming languages (Java/GWT), proprietary “4th generation” languages (VisualBasic 6, PowerBuilder), or markup languages (Silverlight). Thus, there is a need for a language-agnostic migration approach allowing one to migrate various GUI frameworks to the latest technologies. Moreover, when performing automatic migration with these approaches, part of the migrated application still needs to be manually fixed. This problem is even more important for large applications where this last step can last months. Thus, companies need to migrate their application incrementally to ensure end-user continuous delivery throughout the process.In this thesis, we propose a new incremental migration approach. It aims at allowing the migration of large applications while ensuring end-user delivery. It consists of migrating pages using our automatic GUI migration tool, fixing them, and integrating them in a hybrid application. To create our GUI migration tool, we designed a pivot meta-model composed of several packages representing the visual and the behavioral aspects of any GUI. We detailed multiple implementations of our GUI migration tool that extract and generate GUI using different frameworks.We successfully applied our migration approach to a real industrial application at Berger-Levrault. The migrated application is now in production. We also validated our automatic GUI migration tool on several migration projects, includingapplications developed with programming and markup languages. The company is currently using our approach for other migration projects.

In recent years, many companies have introduced object-oriented technology into their software development. The paradigm component, which advocates the assembly of autonomous and reusable software bricks, is indeed an interesting proposition to reduce development and maintenance costs while increasing the quality of applications. Whatever development paradigm we find ourselves in, it is essential for both architects and developers to evaluate what they produce in order to produce software that can meet the needs of users, which is why we offer in this article an approach based on the static analysis of the software and the use of some software engineering model to optimize the software and to guarantee its quality., Ces dernières années, de nombreuses entreprises ont introduit la technologie orientée objet dans leurs développements logiciels. Le paradigme composant, qui prône l’assemblage de briques logiciels autonomes et réutilisables, est en effet une proposition intéressante pour diminuer les coûts de développement et de maintenance tout en augmentant la qualité des applications.Quel que soit le paradigme de développement dans lequel on se retrouve, il est essentiel pour les architectes comme pour les développeurs d’évaluer ce qu’ils produisent afin de produire des logiciels capable de répondre aux besoins des utilisateurs, voilà pourquoi nous proposons dans cet article une approche basé sur l’analyse statique du logiciel et l’usage de quelque modèle d’ingénierie logiciel pour optimiser le logiciel et en garantir la qualité.

L'ingénierie dirigée par les modèles (MDE) est une méthodologie d'ingénierie logiciel qui permet aux ingénieurs de définir des modèles conceptuels pour un domaine spécifique. La MDE est supportée par des outils de modélisation, qui sont des éditeurs pour créer et manipuler des modèles spécifiques au domaine. Cependant, l'état actuel de la pratique de ces éditeurs de modélisation offre des interactions utilisateur très limitées, souvent restreintes à glisser-déposer en utilisant les mouvements de souris et les touches du clavier. Récemment, un nouveau cadre propose de spécifier explicitement les interactions utilisateur des éditeurs de modélisation. Dans cette thèse, nous étendons ce cadre pour supporter les interactions multitouches lors de la modélisation. Nous proposons un catalogue initial de gestes multitouches pour offrir une variété de gestes tactiles utiles. Nous démontrons comment notre approche est applicable pour générer des éditeurs de modélisation. Notre approche permet des interactions plus naturelles pour l'utilisateur quand il effectue des tâches de modélisation types., Model-driven engineering (MDE) is a software engineering methodology that enables engineers to define conceptual models for a specific domain. Modeling is supported by modeling language workbenches, acting as editor to create and manipulate domain-specific models. However, the current state of practice of these modeling editors offers very limited user interactions, often restricted to drag-and-drop with mouse movement and keystrokes. Recently, a novel framework proposes to explicitly specify the user interactions of modeling editors. In this thesis, we extend this framework to support multi-touch interactions when modeling. We propose an initial set of multi-touch gesture catalog to offer a variety of useful touch gestures. We demonstrate how our approach is applicable for generating modeling editors. Our approach yields more natural user interactions to perform typical modeling tasks.

Nowadays, with the development of post-operative care, the management of disabilities, long duration disease or the frail elderly losing their autonomy, Home Health Care (HHC) services are developed increasingly by medical and social institutions. Mostly, these organizations have a lack of methods and tools to support the management of such a system of HHC. When providing care and assistance services, the demand of care beneficiaries is distributed over a large area, which means that there is a requirement for new capacities in the HHC services organization and in the real-life coordination of the caregivers who are mobilized to perform the care services. Due to the rapid increase in demand and the diversity of HHC institutions, a twofold need arises: the ability to specify their own HHC coordination problem, and the capacity to generate schedules adapted to their specific needs. Therefore, we propose a framework addressing these two aspects, based on a decision-support environment using a Model Driven Engineering (MDE) approach. On the basis of a state of the art regarding the HHC, the research work firstly aims at developing a Domain Specific Modeling Language (DSML) to capture the requirements of coordination. Then, we developed two methods for planning activities according to two formulations of the coordination problem in HHC (known as the Home Health Care Routing and Scheduling Problem - HHCRSP): one is expressed as a Mixed Number Linear Programming (MILP) formulation and solved by CPLEX, and the other is codified as a Constraint Satisfaction Problem (CSP) and solved by a metaheuristic using OptaPlanner, which is able to deal with large-scale problems. The solutions generated by these two methods are compared. Finally, we built a prototype of a digital factory for coordination in HHC that gathers our findings, which is called BL.Autom. The conception of this prototype follows the principles of Model-Driven Architecture (MDA) and its development has been achieved through the use of the meta-modeling tool ADOxx. This prototype facilitates the coordinators' work by providing them with the ability to progressively modify their requirements and preferences in terms of performance. In practice, this tool emphasizes the search for the stakeholders’ satisfaction in the field of HHC (care beneficiary and caregiver).; Aujourd’hui, qu’il s’agisse du développement du post-opératoire en ambulatoire, de la prise en charge de handicap, d’affectations de longue durée ou des personnes âgées fragiles en perte d’autonomie, la Prise en charge A Domicile (PAD) par des structures médico-sociales se développe. Le plus souvent, l’organisation de ces services à la personne a un caractère artisanal, mobilisant peu de méthodes et d'outils pour soutenir le pilotage d’un tel système de PAD. Lors de la prise en charge de services de soins et d’accompagnement, la demande est distribuée sur un territoire. Dès lors, de nouvelles capacités sont requises dans l’organisation de la prise en charge et, tout particulièrement, dans la réalité de la coordination des intervenants qui se déplacent. Face à la montée en charge rapide de la demande et de la diversité des structures de PAD, se manifeste un double besoin : (1) celui de pouvoir spécifier leur propre problème de coordination de PAD, et (2) celui de générer des plannings adaptés à ce besoin spécifique. Nous proposons donc un cadre abordant ces deux aspects pour cerner un sujet complexe. Notre étude est basée sur un environnement d’aide à la prise de décision utilisant une approche d’Ingénierie Dirigée par les Modèles (IDM). Sur la base d’un bilan de connaissances de ces PAD, les travaux de recherche visent d’abord le développement d’un langage de modélisation spécifique au domaine pour capturer le besoin de coordination. Ensuite, nous avons développé des méthodes de planification des activités selon deux formulations du problème de coordination (dit HHCRSP - Home Health Care Routing and Scheduling Problem) : une méthode exacte en Programmation Linéaire en Nombre Mixte (PLNM) résolue par le solveur CPLEX, et une méthode approchée en satisfaction de contraintes couplée à une méta-heuristique, apte à traiter des problèmes de grande taille et résolue par OptaPlanner. Nous les avons comparées. Enfin, nous avons bâti un prototype d’une fabrique numérique de la coordination en PAD réunissant les résultats acquis, appelé BL.Autom. Sa conception suit les principes de l’architecture dirigée par les modèles, et son développement a été réalisé à l’aide de l’outil de méta-modélisation ADOxx. Ce prototype facilite l’exercice du métier du coordinateur en lui procurant la faculté de modifier au fil de l’eau ses orientations en termes de performance et ses exigences. Dans son usage, cette fabrique peut mettre l’accent sur la recherche de satisfaction des parties-prenantes (bénéficiaire et intervenant) dans ce prisme d’un service à la personne.

Every modern organization nowadays produces data and consumes information through Decision-Support Systems (DSS) which produce more and more Complex Performance Indicators (CPI). This allows business monitoring, decision-making support and tracking of decisions effects. With the increasing complexity, DSS suffer from two main limitations that inhibit their use. First, DSS tend to be opaque to Business Managers who cannot observe how the data is treated to produce indicators. Second, DSS are owned by the technicians, resulting in an IT-bottleneck and a business-exclusion. From a Business Management perspective, the consequences are damaging. DSS result in sunk costs of development, fail to receive full confidence from Business Managers and to fit dynamic business environments. In this research, preliminary insights are proposed to build a solution that tackles the previous limitations. The literature review, the research contributions and methodology are presented to conclude with the work plan of the PhD.

International audience; Decision-making paths, frequency of decision-making, as much as their critical weight, have new prominences in today organizations. We are interested here in the decision-maker's capacity to include the characteristics specific to his/her ecosystem, its context and its often-changing issues in the way he/she practices. Decision-makers are often business experts to whom we want to help the design and adaption of their decision-making tools. The creation of a decision support framework using a Model Driven Engineering (MDE) approach is proposed. It seeks to link models of decision- making needs to logical models required by a combinatorial optimization solver. To do this, the functional and logical architectures of this framework are described on a case study, the traveling salesman problem. The assumptions and knowledge conveyed by the models all along the engineering chain are proposed. The design of the environment follows the principles of the MDA architecture. Several transformation rules between models are then explained. A prototype of this environment was developed using a meta modeler software. It provides a meaningful proof of concept, we mean the capacity to change problem formulations on the fly.; Les circuits de décision, le rythme de prise de décision, autant que le poids de celles-ci, prennent de nouvelles dimensions dans les organisations. Nous nous intéressons à la capacité du décideur à inclure les caractéristiques propres à son écosystème, son contexte et ses enjeux, souvent changeants, dans ses pratiques. Les décideurs sont souvent des experts métiers à qui nous essayons de procurer la capacité de concevoir et adapter à moindre effort leurs outils de prise de décision. A cette fin, la création d’un environnement d’aide à la prise de décision utilisant une approche d’Ingénierie Dirigé par les Modèle (IDM) est proposée. Ce travail exploratoire cherche à lier des modèles de besoin de prise de décision à des modèles logiques d’appel à un solveur en optimisation combinatoire. Les architectures fonctionnelles et logiques de cet environnement sont décrites sur un cas d’études, le problème du voyageur de commerce. Nous expliquons les hypothèses et les connaissances véhiculées par les modèles peuplant la chaîne d’ingénierie en suivant les principes de l’architecture MDA. Plusieurs règles de transformation entre modèles y sont définies. Un prototype de cet environnement a été développé à l’aide d’un outil de méta-modélisation. La preuve de concept est sa capacité à reformuler des problèmes en ligne.

L'ingénierie dirigée par les modèles est une approche qui s'appuie sur l'abstraction pour exprimer davantage les concepts du domaine. Ainsi, les ingénieurs logiciels développent des langages dédiés (LD) qui encapsulent la structure, les contraintes et le comportement du domaine. Comme tout logiciel, les LDs évoluent régulièrement. Cette évolution peut se produire lorsque l'un de ses composants ou le domaine évolue. L'évolution du domaine ainsi que l'évolution des composants du LD et l'impact de cette évolution sur ceux-ci ont été largement étudiés. Cependant, un LD peut également dépendre sur d'éléments externes qui ne sont pas modélisées. Par conséquent, l'évolution de ces dépendances externes affecte le LD et ses composants. Actuellement, les ingénieurs logiciels doivent évoluer le LD manuellement lorsque les dépendances externes évoluent. Dans ce mémoire, nous nous concentrons sur l'évolution des librairies externes. Plus spécifiquement, le but de cette thèse est d'aider les ingénieurs logiciels dans la tâche d'évolution. À cette fin, nous proposons une approche qui intègre automatiquement les changements des librairies externes dans le LD. De plus, nous offrons un LD qui supporte l'évolution des librairies Arduino. Nous évaluons également notre approche en faisant évoluer un éditeur de modélisation interactif qui dépend d'un LD. Cette étude nous permet de montrer la faisabilité et l'utilité de notre approche., Model-driven engineering (MDE) is an approach that relies on abstraction to further express domain concepts. Hence, language engineers develop domain-specific languages (DSLs) that encapsulates the domain structure, constraints, and behavior. Like any software, DSLs evolve regularly. This evolution can occur when one of its components or the domain evolves. The domain evolution as well as the evolution of DSL components and the impact of such evolution on them has been widely investigated. However, a DSL may also rely on external dependencies that are not modeled. As a result, the evolution of these external dependencies affects the DSL and its components. This evolution problem has yet to be addressed. Currently, language engineers must manually evolve the DSL when the external dependencies evolve. In this thesis, we focus on the evolution of external libraries. More specifically, our goal is to assist language engineers in the task of evolution. To this end, we propose an approach that automatically integrates the changes of the external libraries into the DSL. In addition, we offer a DSL that supports the evolution of the Arduino libraries. We also evaluate our approach by evolving an interactive modeling editor that depends on a DSL. This study allows us to demonstrate the feasibility and usefulness of our approach.

L’automatisation et l’intelligence constituent des préoccupations majeures dans le domaine de l’Informatique. Avec l’évolution accrue de l’Intelligence Artificielle, les chercheurs et l’industrie se sont orientés vers l’utilisation des modèles d’apprentissage automatique et d’apprentissage profond pour optimiser les tâches, automatiser les pipelines et construire des systèmes intelligents. Les grandes capacités de l’Intelligence Artificielle ont rendu possible d’imiter et même surpasser l’intelligence humaine dans certains cas aussi bien que d’automatiser les tâches manuelles tout en augmentant la précision, la qualité et l’efficacité. En fait, l’accomplissement de tâches informatiques nécessite des connaissances, une expertise et des compétences bien spécifiques au domaine. Grâce aux puissantes capacités de l’intelligence artificielle, nous pouvons déduire ces connaissances en utilisant des techniques d’apprentissage automatique et profond appliquées à des données historiques représentant des expériences antérieures. Ceci permettra, éventuellement, d’alléger le fardeau des spécialistes logiciel et de débrider toute la puissance de l’intelligence humaine. Par conséquent, libérer les spécialistes de la corvée et des tâches ordinaires leurs permettra, certainement, de consacrer plus du temps à des activités plus précieuses. En particulier, l’Ingénierie dirigée par les modèles est un sous-domaine de l’informatique qui vise à élever le niveau d’abstraction des langages, d’automatiser la production des applications et de se concentrer davantage sur les spécificités du domaine. Ceci permet de déplacer l’effort mis sur l’implémentation vers un niveau plus élevé axé sur la conception, la prise de décision. Ainsi, ceci permet d’augmenter la qualité, l’efficacité et productivité de la création des applications. La conception des métamodèles est une tâche primordiale dans l’ingénierie dirigée par les modèles. Par conséquent, il est important de maintenir une bonne qualité des métamodèles étant donné qu’ils constituent un artéfact primaire et fondamental. Les mauvais choix de conception, ainsi que les changements conceptuels répétitifs dus à l’évolution permanente des exigences, pourraient dégrader la qualité du métamodèle. En effet, l’accumulation de mauvais choix de conception et la dégradation de la qualité pourraient entraîner des résultats négatifs sur le long terme. Ainsi, la restructuration des métamodèles est une tâche importante qui vise à améliorer et à maintenir une bonne qualité des métamodèles en termes de maintenabilité, réutilisabilité et extensibilité, etc. De plus, la tâche de restructuration des métamodèles est délicate et compliquée, notamment, lorsqu’il s’agit de grands modèles. De là, automatiser ou encore assister les architectes dans cette tâche est très bénéfique et avantageux. Par conséquent, les architectes de métamodèles pourraient se concentrer sur des tâches plus précieuses qui nécessitent de la créativité, de l’intuition et de l’intelligence humaine. Dans ce mémoire, nous proposons une cartographie des tâches qui pourraient être automatisées ou bien améliorées moyennant des techniques d’intelligence artificielle. Ensuite, nous sélectionnons la tâche de métamodélisation et nous essayons d’automatiser le processus de refactoring des métamodèles. A cet égard, nous proposons deux approches différentes: une première approche qui consiste à utiliser un algorithme génétique pour optimiser des critères de qualité et recommander des solutions de refactoring, et une seconde approche qui consiste à définir une spécification d’un métamodèle en entrée, encoder les attributs de qualité et l’absence des design smells comme un ensemble de contraintes et les satisfaire en utilisant Alloy., Automation and intelligence constitute a major preoccupation in the field of software engineering. With the great evolution of Artificial Intelligence, researchers and industry were steered to the use of Machine Learning and Deep Learning models to optimize tasks, automate pipelines, and build intelligent systems. The big capabilities of Artificial Intelligence make it possible to imitate and even outperform human intelligence in some cases as well as to automate manual tasks while rising accuracy, quality, and efficiency. In fact, accomplishing software-related tasks requires specific knowledge and skills. Thanks to the powerful capabilities of Artificial Intelligence, we could infer that expertise from historical experience using machine learning techniques. This would alleviate the burden on software specialists and allow them to focus on valuable tasks. In particular, Model-Driven Engineering is an evolving field that aims to raise the abstraction level of languages and to focus more on domain specificities. This allows shifting the effort put on the implementation and low-level programming to a higher point of view focused on design, architecture, and decision making. Thereby, this will increase the efficiency and productivity of creating applications. For its part, the design of metamodels is a substantial task in Model-Driven Engineering. Accordingly, it is important to maintain a high-level quality of metamodels because they constitute a primary and fundamental artifact. However, the bad design choices as well as the repetitive design modifications, due to the evolution of requirements, could deteriorate the quality of the metamodel. The accumulation of bad design choices and quality degradation could imply negative outcomes in the long term. Thus, refactoring metamodels is a very important task. It aims to improve and maintain good quality characteristics of metamodels such as maintainability, reusability, extendibility, etc. Moreover, the refactoring task of metamodels is complex, especially, when dealing with large designs. Therefore, automating and assisting architects in this task is advantageous since they could focus on more valuable tasks that require human intuition. In this thesis, we propose a cartography of the potential tasks that we could either automate or improve using Artificial Intelligence techniques. Then, we select the metamodeling task and we tackle the problem of metamodel refactoring. We suggest two different approaches: A first approach that consists of using a genetic algorithm to optimize set quality attributes and recommend candidate metamodel refactoring solutions. A second approach based on mathematical logic that consists of defining the specification of an input metamodel, encoding the quality attributes and the absence of smells as a set of constraints and finally satisfying these constraints using Alloy.

The Internet of Things (IoT) aims for connecting Anything, Anywhere, Anytime (AAA).This assumption brings about a good deal of software engineering challenges. These challenges constitute a serious obstacle to its wider adoption. The main feature of the IoT is genericity, i.e.,enabling things to connect seamlessly regardless of their technologies. Model-Driven Engineering (MDE) is a paradigm that advocates using models to address software engineering problems.MDE could help to meet the genericity of the IoT from a software engineering perspective. In that sense, the IoT could be a requirement provider on the one hand and MDE its solution provider on the other. Existing MDE approaches focus on modeling the behavior of things. But, little attention has been paid to network-related modeling. The present thesis presents a methodology to create smart networks of things based on MDE. It aims to cover and leverage the network-related aspects of an IoT application compared to the existing work. The principle we use consists of avoiding the intrinsic heterogeneity of the IoT by separating the specification of the network, i.e., the things, the communication scheme, and the constraints, from their concrete implementation, i.e., the low-level artifacts (e.g., source code). Technically, the methodology relies on a model based Domain-Specific Language and a code generator. The former enables the specification of the network, and the latter provides a procedure to generate the low-level artifacts from this specification. The adoption of this methodology permits making software engineering of IoT applications more deterministic and saving a significant amount of lines of code compared to the state of practice.; L'Internet des objets (IdO) vise à connecter tout objet, partout, en tout temps (AAA). Cette hypothèse entraîne de nombreux défis en matière de génie logiciel. Ces défis constituent un sérieux obstacle à son adoption à grande échelle. L'une des principales caractéristiques de l'IdO est la généricité, c'est-à-dire permettre aux objets de se connecter de manière transparente, quelles que soient leurs technologies. L'Ingénierie Dirigée par les Modèles (IDM) est un paradigme qui préconise l'utilisation de modèles pour résoudre les problèmes de génie logiciel. L'IDM pourrait aider à répondre au besoin de généricité de l'IdO du point de vue du génie logiciel. Les approches d'IDM existantes se focalisent essentiellement sur la modélisation du comportement des objets. Peu d'attention a été accordée à la modélisation liée au réseau. La présente thèse présente une méthodologie pour l'IdO basée sur l'IDM. Fondamentalement, elle fournit une solution pour créer des réseaux intelligents d'objets. Le principe que nous utilisons consiste à contourner l'hétérogénéité intrinsèque de l'IdO en séparant la spécification du réseau, c'est-à-dire les objets, le schéma de communication et les contraintes, de son implémentation concrète, c'est-à-dire les artefacts logiciels de bas niveau (par exemple, le code source). Techniquement, la méthodologie repose sur un langage dédié basé sur les modèles pour la spécification du réseau et une procédure pour la génération du code des artefacts de bas niveau à partir de cette spécification. L'adoption de cette méthodologie rend l'ingénierie logicielle des applications IdO plus rigoureuse, permet de prévenir les bogues plus tôt et de gagner du temps.

Model-Driven Engineering (MDE) is a process that promotes models as the central key element for all phases in a software development lifecycle. Improving the quality of a software at design time can be done by performing analysis on the model it is designed with. Performing static analysis on models is extremely common during development phases, however the limited possibilities of dynamic analysis in models prevents early improvements of software and system. This lack of dynamic analysis options is especially important in the context of energy aware software engineering: good design choices must be done early in the development cycle to optimize the energy consumption. In this thesis we propose several approaches for performing dynamic analysis on models. A first contribution injects execution traces into source code model, and a second one generates monitoring application of cyber-physical system based on design model. Several dynamic analysis use-cases for energy-efficiency are presented: either for energy estimation or to lighten the cost of regression testing.; L'ingénierie dirigée par les modèles est un processus de développement qui centralise l'utilisation de modèles à toutes les étapes de la création d'applications. Lors de la phase de conception d'une application, il est commun d'analyser son modèle afin de vérifier sa conformité. L'analyse statique de modèle est courante, cependant le manque d'informations dynamiques dans les modèles freine la détection d'anomalies tôt dans le cycle de développement. La détection d'anomalies de consommation énergétique tôt dans le cycle de développement est importante, et nécessite d'analyser dynamiquement le modèle. Cette thèse présente deux approches permettant l'analyse dynamiques de modèles. Une première contribution injectes des traces d'exécution au sein de modèles de code source, et une seconde contribution génère une application de surveillance de système cyber-physique, à partir de son modèle de conception. Plusieurs analyses dynamiques sont effectués en se reposant sur ces approches, notamment dans le cadre de l'efficacité énergétique et de l'optimisation des tests de non régression.

The composition of services is a process of grouping several services into a single service to perform important functions. In recent decades, many languages have been proposed for their modeling. Most of them are based on process-oriented approaches. The latter produce imperative languages, which are rigid to change because they focus on how processes should be constructed. Despite the fact that semantics are introduced in languages to increase their flexibility, dynamism is limited to finding services that have disappeared or have become defective. They do not offer the possibility of adapting the composite service to the execution. Although rule-based languages have been introduced, they describe constraints to guide the construction of composite services, they remain very dependent on BPML which is the underlying technology and are centralized. This thesis proposes the specification of a purely declarative language based on rules for the composition of services in a peer-to-peer environment. A declarative approach has properties of flexibility, adaptability, reusability and even formal semantics. First, we propose a declarative language named GSLang for the composition of services. We define a composite service as a rule of production of a grammar with a left-hand side (LHS) which is the service to define and a right-hand side (RHS) being the services required to realize the LHS service. The syntactic categories presenting the concepts of GSLang and a formal description of the operational semantics which highlights dynamism, flexibility and adaptability are defined. Next, a verification framework is designed. Using the Model Driven Engineer, we define a meta-model for the GSLang language. The verification framework translates the GSLang service specifications into the Promela language for the verification. The latter makes it possible to verify in particular that a service specification GSLang is resolved. Finally, a set of tools is proposed consisting of an editor for the GSLang specifications, a transformation engine and an execution engine. Finally, a case study of a simplified mission management system is presented in order to show how to specify a system completely using our approach and highlighting its properties., La composition des services est un processus qui consiste à assembler plusieurs services en un afin de remplir des fonctions plus importantes. Dans les dernières décennies, de nombreux langages ont été proposés pour leur modélisation. La plupart d'entre eux sont inspirés de la modélisation les Workflows. Ces approches produisent des langages impératifs, qui sont rigides au changement car ils se concentrent sur la façon dont les processus doivent être construits. Malgré le fait que la sémantique (via les annotations) soit introduite dans les langages pour augmenter leur flexibilité, le dynamisme se limite à trouver des services qui ont disparu ou qui sont devenus défectueux. Ces langages n'offrent pas la possibilité d'adapter le service composite à l'exécution. Pour pallier à ces manquements, des langages déclaratifs basés sur les règles ont été introduits. Ils décrivent des contraintes pour orienter la construction des services composites, ils sont centralisés et restent très dépendants de BPML qui est la technologie sous-jacente. Cette thèse propose la spécification d'un langage purement déclaratif basé sur des règles pour la composition des services dans un environnement pair-à-pair. Une approche déclarative a des propriétés de flexibilité, d'adaptabilité, de réutilisabilité et même de sémantique formelle. Tout d'abord, nous proposons un langage déclaratif nommé GSLang pour la composition des services. Nous définissons un service composite comme une règle de production d'une grammaire avec une partie gauche (LHS) qui est le service à définir et une partie droite (RHS) constituée de services requis pour réaliser le service LHS. Les catégories syntaxiques présentant les concepts de GSLang et une description formelle de la sémantique opérationnelle qui met en évidence le dynamisme, la flexibilité et l'adaptabilité sont également définis. Ensuite, un framework de vérification est conçu. En utilisant l'Ingénieure Dirigée par les Modèles, nous définissons un méta-modèle pour le langage GSLang. Le framework de vérification traduit les spécifications de services GSLang vers le langage Promela pour la vérification. Ce dernier permet particulièrement de vérifier qu'une spécification de services GSLang se termine. Enfin un ensemble d'outils est proposé constitué d'un éditeur des spécifications GSLang(DSL), d'un moteur de transformation et d'un moteur d'exécution. Finalement, une étude de cas portant sur un système simplifié de gestion des missions est présentée afin de montrer comment spécifier complètement un système en utilisant notre approche et la mise en évidence de ses propriétés.

In the context of learning games, we tackle the need of generating adapted learning scenarios according to elements such as the learners’ progress and skills. We propose a model-driven design approach that guides designers and domain experts to specify, as models and metamodels, what has to be generated, what contextualizes the generation, and what information is required from the learning game. We apply it in the “Escape it !” context, an “escape-room” game for helping children with autism to learn visual performance skills., Notre intérêt se porte sur les jeux sérieux d’apprentissage nécessitant des mécanismes d’adaptation au profil de l’apprenant. Nous proposons de traiter plus précisément la génération de scénarios adaptés selon une approche dirigée par les modèles. Celle-ci permet de guider la conception de la génération. Ceci est réalisé par la spécification de différents modèles selon plusieurs perspectives et dimensions. Nous avons appliqué la proposition dans le contexte du projet Escape it ! dont le jeu sérieux a pour but de soutenir le renforcement et la généralisation de compétences en performances visuelles pour des enfants autistes., Laforcade Pierre,Laghouaouta Youness. Une approche dirigée par les modèles pour la conception de générateurs de scénarios adaptés dans un jeu d’apprentissage. In: Sciences et Technologies de l'Information et de la Communication pour l'Éducation et la Formation, volume 28 n°1, 2021. pp. 81-116.

La blockchain et les smart contracts offrent diverses opportunités pour le développement et l’amélioration de processus métiers inter-organisationnels. Ce papier est un résumé haut-niveau de l’approche B-Merode. Elle permet de générer des smart contracts supportant ce type de processus sur base de modèles créés avec un langage dédié. Le papier complet a été présenté et publié à CAiSE 2020 (c.f. Amaral de Sousa et al., 2020).

La blockchain et les smart contracts offrent diverses opportunités pour le développement et l’amélioration de processus métiers inter-organisationnels. Ce papier est un résumé haut-niveau de l’approche B-Merode. Elle permet de générer des smart contracts supportant ce type de processus sur base de modèles créés avec un langage dédié. Le papier complet a été présenté et publié à CAiSE 2020 (c.f. Amaral de Sousa et al., 2020).

As part of an ERC (European Research Council) project conducted at Geoazur from 2009 to 2015 by Guust Nolet, an autonomous profiler float equipped with a hydrophone and able to carry up to 8 sensors has been developed. It aims to acquire data in oceanic areas, poorly covered by current instrumentation. However, these data are necessary to carry out studies in various scientific fields, for example, to study the internal structure of the earth in geosciences (via the recording of seismic waves propagating inside the earth), the thermal balance of oceans in climatology, or the distribution of marine mammals in the oceans in biology. Most data must be processed before being transmitted by satellite because of the very limited transmission bandwidth. Data processing applications are usually developed by embedded systems specialists who have a good knowledge of the characteristics specific to the instrument. However, the need to involve these specialists greatly limits the flexibility, or even the ability of scientists to adapt the applications to their needs.In order to enable scientists to write applications for the instrument, we have created the MeLa (Mermaid Language) programming language, specifically designed for the Mermaid float. The language makes it possible to hide embedded systems specific aspects. It is based on computer models that allow computing the resources usage of the instrument (i.e., processor, power, satellite transmission) in order to ensure that the instrument limits are not exceeded. Models are also used to compose (i.e., combine) several applications to be installed on the same instrument and to ensure that they are compatible. Finally, models are used to generate reliable and efficient code (i.e., without bugs and efficient), on the one hand, to simulate applications on a personal computer and verify their behavior, and, on the other hand, to generate the embedded code used to program the instruments.This thesis is organized into four chapters. In the first chapter, we start by presenting the scientific and social issues involved in the acquisition of data in the oceans, then we introduce the Mermaid float and how it can respond to these issues and end by presenting different programming approaches for this type of instrument. The second chapter corresponds to an article published in the OCEANS 2019 conference proceedings. It shows the technical aspects of the MeLa language and in particular how we use models and how the approach is validated on an Arduino development board. The third chapter corresponds to an article published in the Sensors journal and is more focused on the use of language, a development method is proposed, and two applications are developed for the detection of earthquakes and the detection of blue whales. In the final chapter, we summarize the conclusions and offer a perspective of future developments., Dans le cadre d’un projet ERC (European Research Council) mené à Geoazur de 2009 à 2015 par Guust Nolet, un flotteur profileur autonome équipé d’un hydrophone et pouvant accueillir jusqu’à 8 capteurs a été développé. Il vise à acquérir des données en zones océaniques, faiblement couvertes par l’instrumentation actuelle. Ces données sont pourtant nécessaires pour réaliser des études dans différents domaines scientifiques, par exemple, pour étudier la structure interne de la terre en géosciences (via l’enregistrement d’ondes sismiques ayant traversées l’intérieur de la terre), le bilan thermique des océans en climatologie, ou encore la répartition des cétacés dans les océans en biologie. Toutes ces données doivent être traitées avant leur transmission à cause des capacités de transmission par satellite qui sont très limités. Les applications de traitement des données sont usuellement développées par des spécialistes en systèmes embarqués ayant une bonne connaissance des caractéristiques spécifiques à l’instrument. Cependant, passer par ces spécialistes limite grandement les capacités d’adaptation des applications en fonction des besoins des scientifiques.Afin de permettre aux scientifiques d’écrire des applications pour l’instrument, nous avons créé le langage de programmation MeLa (Mermaid Language), spécifiquement conçu pour le flotteur Mermaid. Le langage permet de cacher les aspects propres aux systèmes embarqués. Il est basé sur des modèles informatiques à partir desquels nous calculons l’utilisation des ressources de l’instrument (i.e., processeur, énergie, transmission satellite) afin de s’assurer que les limites de l’instrument ne soient pas dépassées. Les modèles sont aussi utilisés pour composer (i.e., combiner) plusieurs applications devant être installées sur un même instrument et s’assurer qu’elles sont compatibles. Finalement, les modèles sont utilisés pour générer du code fiable et efficace (i.e., sans bugs et performant), d’une part pour simuler les applications sur un ordinateur personnel et vérifier leurs comportements, et d’autre part pour générer le code embarqué servant à la programmation des instruments.Ce manuscrit de thèse est organisé en quatre chapitres. Dans le premier chapitre, nous commençons par la présentation des différentes problématiques scientifiques et sociales concernées par l’acquisition de données dans les océans, nous introduisons ensuite le flotteur Mermaid et la manière dont il peut répondre à ces problématiques et terminons par présenter les différentes approches de programmation de ce type d’instruments. Le deuxième chapitre correspond à un article publié à l’occasion de la conférence OCEANS 2019. Il décrit les aspects techniques du langage MeLa et en particulier la manière dont nous utilisons les modèles et validons cette approche sur une carte de développement Arduino. Le troisième chapitre correspond à un article publié dans la revue Sensors et est plus axé sur l’utilisation du langage, une méthode de développement est proposée et deux applications sont présentées pour la détection de séismes et la détection de baleines bleues. Dans le chapitre final, nous récapitulons les conclusions et offrons une perspective des développements futurs.

The increasing complexity of embedded systems renders them more vulnerable to software bugs, design errors and security flaws. Therefore, there is a growing need for verification and validation activities. To execute and analyze models of these systems, transformations are usually required to obtain (i) the executable code that can be deployed on embedded targets as well as (ii) analysismodels used to apply formal verification techniques (e.g., model-checking). However, these typically unproven transformations are responsible for semantic gaps and require to establish an equivalence relation between executable code and analysis models to ensure that what is executed is what has been verified. To unify analysis activities and embedded execution of these models, the EMI approach (= embedded model interpreter approach) relies on a controllable model interpreter that uses a unique pair (model + semantics) for all software development activities. To evaluate this approach, a UML model interpreter has been designed and applied on different case studies of embedded systems to perform multiple analysis activities (e.g., simulation, animation, debugging, model-checking, monitoring).; La complexité croissante des systèmes embarqués les expose à davantage de bogues logiciels, d’erreurs de conception et de failles de sécurité. Les besoins en vérification et en validation sont donc de plus en plus importants. Pour exécuter et analyser des modèles de ces systèmes, des transformations sont généralement nécessaires pour obtenir (i) le code exécutable pouvant être déployé sur une cible embarquée et (ii) des modèles d’analyse permettant d’appliquer des techniques de vérification formelle (p. ex. de model-checking). Cependant, ces transformations typiquement non-prouvées sont à l’origine de fossés sémantiques et nécessitent d’établir une relation d’équivalence entre le code exécutable et les modèles d’analyse afin de garantir que ce qui est exécuté est bien ce qui a été vérifié. Pour unifier les activités d’analyse et l’exécution embarquée de modèles, l’approche EMI (= embedded model interpreter) repose sur un interpréteur de modèles pilotable permettant d’utiliser un unique couple (modèle + sémantique) pour toutes les activités de développement logiciel. Pour évaluer cette approche, un interpréteur de modèles UML a été conçu et appliqué à différents cas d’études de systèmes embarqués afin de mettre en oeuvre diverses activités d’analyse (p. ex. simulation, animation, débogage, model-checking, monitoring).

L’un des principaux défis des établissements hospitaliers aujourd’hui est de maitriser les risques liés aux erreurs médicamenteuses au cours de la Prise En Charge Médicamenteuse (PECM) du patient. Afin d’accompagner les professionnels de santé dans cette voie, il existe plusieurs méthodes de gestion des risques et une culture attenante. L’utilisation de certaines d’entre elles est recommandée par la Haute Autorité de Santé, nous citons la méthode ALARM (Association of Litigation And Risk Management). Son analyse par la théorie et par la pratique nous a permis de dresser un constat de ses limites. En effet, ni elle, ni les autres méthodes connues ne qualifie la dynamique du risque, pas plus que l’explication fine des contextes générateurs de ce dernier. Pour progresser vers une approche plus performante, nous préconisons l’emploi d’une approche de gestion intégrée des risques et des processus métier. Dans cette optique, notre recherche vise à améliorer la méthode BPRIM (Business Process-Risk management – Integrated Method) mise au point par les travaux de thèse de M. A Sienou. Cette amélioration consiste à : (1) enrichir le méta-modèle de BPRIM, le langage de modélisation et les diagrammes associés ; (2) intégrer des techniques de navigation pour assurer la cohérence entre ces diagrammes ; et (3) intégrer des algorithmes de vérification de modèles, d’analyse, d’évaluation et de cartographie des risques. Notre travail a donné naissance à un logiciel de modélisation, appelé AdoBPRIM, la mettant en oeuvre à partir de techniques d’ingénierie dirigée par les modèles et en suivant une méthode de développement agile. Pour montrer l’utilité et les apports de l’approche proposée, nous l’avons mise à l’épreuve sur un cas d’études réel avec des professionnels qualifiés dans un établissement de santé. Cette étude a permis de positionner notre cadre intitulé e-BPRIM par rapport à la pratique en cours sur des réunions de retour d’expériences faisant suite à des évènements indésirables. Et ainsi de vérifier le bien-fondé de l’application de notre approche et de mesurer la valeur de l’idée de recourir à un emploi plus intensif de modèles du système.

In recent years, multi-agent systems (MAS) have emerged as one of the most promising technologies for the design and development of intelligent energy systems, also known as Smart-Grid. However, the use of agent technology in systems engineering to model, control and simulate energy system’ behavior still faces many challenges: methodological; technical (generally related to MAS engineering); standardization and architectural exploration (specifically related to the Smart Grid domain). This thesis proposes an architectural framework in accordance with ISO 42010, containing all the conventions, principles and practices for the description of multi-agent architectures established in the field of Smart-Grids, as an adequate solution to solve the problems mentioned above. The architectural framework relies on Model Driven Engineering (MDE) to solve technical and methodological problems. This framework is supported by a methodology that adheres the use of agent and energy standards in the MAS analysis and design phases. The framework is based on a multi-agent architecture style evaluation approach to select the most appropriate style to meet non-functional requirements related to a specific application domain. In addition, a platform-independent agent modeling language was proposed to model MASs and analyze the developed models to verify their compliance with the selected MAS architecture style. The approach was prototyped in a Model Driven Engineering environment and evaluated on a representative application case from the Smarts-Grids domain.; Au cours des dernières années, les systèmes multi-agents (SMA) sont devenus l'une des technologies les plus prometteuses pour la conception et le développement des systèmes énergétiques intelligents nommés aussi Smart-Grid. Cependant, l'utilisation de la technologie d'agent dans l'ingénierie des systèmes pour modéliser, contrôler et simuler les comportements des systèmes énergétiques, pose encore de nombreux défis : méthodologiques ; techniques (liés à l’ingénierie des SMA en général) ; de standardisation et d’exploration architecturale (liés au domaine de Smart Grid en particulier). Cette thèse propose un cadre architectural conforme à la norme ISO 42010, contenant l'ensemble des conventions, principes et pratiques pour la description des architectures multi-agents établies dans le domaine des Smart-Grids, comme une solution adéquate pour résoudre les problèmes mentionnés ci-dessus. Le cadre architectural s'appuie sur l'Ingénierie Dirigée par les Modèles (IDM) pour résoudre les problèmes techniques et méthodologiques. Ce cadre est supporté par une méthodologie qui adhère à l’utilisation des standards d’agents et des standards énergétiques dans les phases d’analyse et de conception des SMAs. Le cadre se base sur une approche d'évaluation des styles d'architecture multi-agents pour sélectionner le style le plus approprié pour répondre à des exigences non fonctionnelles liées à un domaine d'application spécifique. Par ailleurs, un langage de modélisation indépendant des plateformes d'agents a été proposé permettant la modélisation des SMAs et l’analyse des modèles développés pour vérifier leur conformité au style d’architecture SMA sélectionné. L’approche a été prototypée dans un environnement d’Ingénierie Dirigée par les Modèles et évalué sur un cas d’application représentatif du domaine des Smarts-Grids.

In recent years, multi-agent systems (MAS) have emerged as one of the most promising technologies for the design and development of intelligent energy systems, also known as Smart-Grid. However, the use of agent technology in systems engineering to model, control and simulate energy system’ behavior still faces many challenges: methodological; technical (generally related to MAS engineering); standardization and architectural exploration (specifically related to the Smart Grid domain). This thesis proposes an architectural framework in accordance with ISO 42010, containing all the conventions, principles and practices for the description of multi-agent architectures established in the field of Smart-Grids, as an adequate solution to solve the problems mentioned above. The architectural framework relies on Model Driven Engineering (MDE) to solve technical and methodological problems. This framework is supported by a methodology that adheres the use of agent and energy standards in the MAS analysis and design phases. The framework is based on a multi-agent architecture style evaluation approach to select the most appropriate style to meet non-functional requirements related to a specific application domain. In addition, a platform-independent agent modeling language was proposed to model MASs and analyze the developed models to verify their compliance with the selected MAS architecture style. The approach was prototyped in a Model Driven Engineering environment and evaluated on a representative application case from the Smarts-Grids domain.; Au cours des dernières années, les systèmes multi-agents (SMA) sont devenus l'une des technologies les plus prometteuses pour la conception et le développement des systèmes énergétiques intelligents nommés aussi Smart-Grid. Cependant, l'utilisation de la technologie d'agent dans l'ingénierie des systèmes pour modéliser, contrôler et simuler les comportements des systèmes énergétiques, pose encore de nombreux défis : méthodologiques ; techniques (liés à l’ingénierie des SMA en général) ; de standardisation et d’exploration architecturale (liés au domaine de Smart Grid en particulier). Cette thèse propose un cadre architectural conforme à la norme ISO 42010, contenant l'ensemble des conventions, principes et pratiques pour la description des architectures multi-agents établies dans le domaine des Smart-Grids, comme une solution adéquate pour résoudre les problèmes mentionnés ci-dessus. Le cadre architectural s'appuie sur l'Ingénierie Dirigée par les Modèles (IDM) pour résoudre les problèmes techniques et méthodologiques. Ce cadre est supporté par une méthodologie qui adhère à l’utilisation des standards d’agents et des standards énergétiques dans les phases d’analyse et de conception des SMAs. Le cadre se base sur une approche d'évaluation des styles d'architecture multi-agents pour sélectionner le style le plus approprié pour répondre à des exigences non fonctionnelles liées à un domaine d'application spécifique. Par ailleurs, un langage de modélisation indépendant des plateformes d'agents a été proposé permettant la modélisation des SMAs et l’analyse des modèles développés pour vérifier leur conformité au style d’architecture SMA sélectionné. L’approche a été prototypée dans un environnement d’Ingénierie Dirigée par les Modèles et évalué sur un cas d’application représentatif du domaine des Smarts-Grids.

The automatic generation of computer systems such as Human-Computer Interactions (HCI) always fascinates computer project designers. For the MACAO approach (Object-Oriented Application Analysis and Design Method), the design begins with the development of the Interaction Navigation Diagram noted SNI. This SNI model is a graph oriented to design and model the HCI concatenation logic to define the interface suited to the needs of users.Model Driven Engineering (MDE) is a new paradigm in the development of computing systems. Based on the MDA-type architecture, its goal is to create applications from the automatic or semi-automatic transformation and successive conceptual models until obtaining the source code. The main objective of this research project is to obtain a specific HCI as a goal. We will eventually generate the source code as a final HCI. Automatically and from this firstlevel model, the purpose of this study is to obtain the source code of the specific multiplatform HCI model. This research project is based on MDA (Model Driven Architecture). The MDE-centric approach has three main levels of models: Computational Independent Model (CIM), Platform Independent Model (PIM) and Platform Specific Model(PSM) (HCI mockup). This research work will use the UML System Sequence Diagram noted DSS as CIM level models to capture user requirements and needs. These first CIM level models will be transformed into other PIM level diagrams that will be automatically generated as mockups of the PDM level user interface. This interface model will eventually be transformed into specific HCI for platforms. The models of the final GUI will meet the needs of usersaccording to their profile. This thesis also aims to meet the requirements of users to produce models of the HCI. Our strategy is to help HCI designers to facilitate their tasks and to reduce design time and software development. We have developed transformation rules that allow automatic model generation., La génération automatique des systèmes informatiques tels que les Interactions Homme-Machine (IHM) ergonomiques fascine toujours les concepteurs de projet informatique. Pour la démarche MACAO (Méthode d’Analyse et de Conception d’Application orientée Objet), la conception commence par l’élaboration du Schéma Navigationnel d’Interaction (SNI). Le modèle SNI est un graphe orienté permettant de concevoir et de modéliser la logique d'enchaînement de l’IHM afin de définir l'interface la mieux adaptée aux besoins des utilisateurs. L’Ingénierie Dirigée par les Modèles (IDM) est un nouveau paradigme en matière de développement des systèmes informatiques. Basée sur l’architecture de type MDA, l’IDM a pour objectif de créer des applications à partir de la transformation automatique ou semi-automatique et successive des modèles conceptuels jusqu’à l’obtention du code source. Leprincipal objectif de l’étude est d’obtenir une IHM spécifique comme finalité. On va générer finalement les codes sources comme une IHM finale. De manière automatique et à partir de la première maquette d’interface, le but de cette étude est d’obtenir les codes sources de la maquette IHM spécifique multiplateforme. Le concept du projet de recherche est basé sur MDA (Model Driven Architecture : Architecture Dirigée par les Modèles). L’approche centrée sur l’IDM comporte trois principaux niveaux de modèles : Computational Independent Model CIM (modèle d’exigences), Platform Independent Model PIM (transformation fidèle du CIM) et Platform Specific Model (PSM) (maquettes IHM). Ce travail de recherche utilise le Diagramme de Séquence Système (DSS) de la notation UML comme modèle du niveau CIM pour capturer les exigences et les besoins des utilisateurs. Ces premiers modèles de niveau CIM seront transformés en d’autres diagrammes (de niveau PIM), qui seront générés automatiquement en maquettes des interfaces utilisateur de niveau PSM. Cette maquette d’interface sera ensuite transformée en IHM spécifique pour des plateformes. Les maquettes des IHM finales répondent aux besoins des utilisateurs selon leur profil. Cette thèse a pour objectif également de répondre aux exigences des utilisateurs afin de produire des maquettes des IHM. L’objectif de la stratégie consiste à aider les informaticiens à faciliter les tâches, et à réduire le temps de la conception et du développement d’un logiciel. On a élaboré des règles de transformation qui permettent de faire la génération des modèles de manière automatique.

Software testing plays a significant role in minimizing software development costs. One of the most important trends for this goal is the use of MBT (Model-Based Testing). MBT consists on automatically generating validation tests from a personalized model describing certain functional aspects of the system under test (SUT). However, a dedicated test model must be created. This process is time and labor consuming and therefore not widely used in the industry. In our work, we present a methodology to facilitate the use of MBT in companies by using project artifacts to automatically create a test model based on the use of SUT (what we call a usage model). In our work, we focus on transforming UML sequence diagrams into a test model.This transformation will be done on the basis of the notion of context, which is the history of previous events on the SUT in order to factorize and obtain a valid usage model. This notion is very important when two events are managed differently by the SUT according to all of the previous inputs of this SUT. An academic case study modeling an ATM (Automated Teller Machine) is presented to describe the need and the associated problems. Then, our methodology is implemented to meet some requirements of the French project Clarity., Les tests de logiciels jouent un rôle non négligeable en minimisant les coûts de développement de ces derniers. L'une des tendances les plus importantes pour cet objectif est l'utilisation du MBT (Model-Based Testing). Le MBT consiste à générer des tests de validation automatiquement en se basant sur un modèle personnalisé qui décrit certains aspects fonctionnels des SUT(System Under Test : Système Sous Test). Cependant, un modèle de test dédié doit être créé. Ce processus est consommateur de temps et de main d'œuvre et, par conséquent, il n'est pas largement adopté dans l'industrie. Dans notre travail, nous présentons une méthodologie pour faciliter l'utilisation du MBT dans les entreprises en utilisant des artefacts de projet pour créer automatiquement un modèle de test basé sur l'utilisation du SUT (ce que nous appelons un modèle d'usage). Dans nos travaux, nous nous concentrons sur la transformation des diagrammes de séquence UML en un modèle de test. Cette transformation se fera sur la base de la notion du context, qui est l'historique des événements précédents sur le SUT pour pouvoir factoriser et obtenir un modèle d'utilisation valide. Cette notion est très importante lorsque deux événements sont gérés différemment par le SUT en fonction de l'ensemble des entrées précédentes. Un cas d'étude académique modélisant une machine ATM (Automated Teller Machine) est présenté pour décrire le besoin et les problèmes associés. Ensuite notre méthodologie a été implémentée pour répondre à quelques exigences du projet National Clarity.

National audience; Dans un contexte de production de documents pédagogiques via une démarche d'ingénierie dirigée par les modèles, nous étudions les opportunités et contraintes liées à la définition de modèles d'analy-tique des apprentissages avec le numérique. Un des avantages du contexte est la connaissance systématique de la structure et de la sémantique de tous documents créés et, par conséquent, la possibilité d'explorer cette connaissance afin d'enrichir les indicateurs proposés et/ou de faciliter leur mise en place. Un deuxième avantage est la possibilité, dans le mo-dèle qui sera proposé, de permettre l'adaptation des indicateurs selon les contextes d'usage et rôles des parties prenantes.

All along its life-cycle, a software may be subject to numerous changes that may affect its coherence with its original documentation. Moreover, despite the general agreement that up-to-date documentation is a great help to record design decisions all along the software life-cycle, software documentation is often outdated. Architecture models are one of the major documentation pieces. Ensuring coherence between them and other models of the software (including code) during software evolution (co-evolution) is a strong asset to software quality. Additionally, understanding a software architecture is highly valuable in terms of reuse, evolution and maintenance capabilities. For that reason, re-documenting software becomes essential for easing the understanding of software architectures. However architectures are rarely available and many research works aim at automatically recovering software architectures from code. Yet, most of the existing re-documenting approaches do not perform a strict reverse-documenting process to re-document architectures "as they are implemented" and perform re-engineering by clustering code into new components. Thus, this thesis proposes a framework for re-documentating architectures as they have been designed and implemented to provide a support for analyzing architectural decisions. This re-documentation is performed from the analysis of both object-oriented code and project deployment descriptors. The re-documentation process targets the Dedal architecture language which is especially tailored for managing and driving software evolution.Another highly important aspect of software documentation relates to the way concepts are versioned. Indeed, in many approaches and actual version control systems such as Github, files are versioned in an agnostic manner. This way of versioning keeps track of any file history. However, no information can be provided on the nature of the new version, and especially regarding software backward-compatibility with previous versions. This thesis thus proposes a formal way to version software architectures, based on the use of the Dedal architecture description language which provides a set of formal properties. It enables to automatically analyze versions in terms of substitutability, version propagation and proposes an automatic way for incrementing version tags so that their semantics corrrespond to actual evolution impact. By proposing such a formal approach, this thesis intends to prevent software drift and erosion.This thesis also proposes an empirical study based on both re-documenting and versioning processes on numerous versions on an enterprise project taken from Github., Tout au long de son cycle de vie, un logiciel peut connaître de nombreux changements affectant potentiellement sa conformité avec sa documentation originelle. De plus, bien qu'une documentation à jour, conservant les décisions de conception prises pendant le cycle de développement, soit reconnue comme une aide importante pour maîtriser les évolutions, la documentation des logiciels est souvent obsolète. Les modèles d’architectures sont l’une des pièces majeures de la documentation. Assurer leur cohérence avec les autres modèles d’un logiciel (incluant son code) pendant les processus d’évolution (co-évolution) est un atout majeur pour la qualité logicielle. En effet, la compréhension des architectures logicielles est hautement valorisable en termes de capacités de réutilisation, d'évolution et de maintenance. Pourtant les modèles d’architectures sont rarement explicitement disponibles et de nombreux travaux de recherche visent à les retrouver à partir du code source. Cependant, la plupart des approches existantes n'effectuent pas un strict processus de rétro-documentation afin de re-documenter les architectures "comme elles sont implémentées" mais appliquent des étapes de ré-ingénierie en regroupant des éléments de code dans de nouveaux composants. Ainsi, cette thèse propose un processus de re-documentation des architectures telles qu’elles ont été conçues et implémentées, afin de fournir un support d’analyse des décisions architecturales effectives. Cette re-documentation se fait par l’analyse du code orienté objet et les descripteurs de déploiement de projets. Le processus re-documente les projets dans le langage de description d’architecture Dedal, qui est spécialement conçu pour contrôler et guider l’évolution des logiciels.Un autre aspect très important de la documentation des logiciels est le suivi de leurs différentes versions. Dans de nombreuses approches et gestionnaires de version actuels, comme Github, les fichiers sont versionnés de manière agnostique. S’il est possible de garder une trace de l’historique des versions de n’importe quel fichier, aucune information ne peut être fournie sur la sémantique des changements réalisés. En particulier, lors du versionnement d’éléments logiciels, il n’est fourni aucun diagnostic de retro-compatibilité avec les versions précédentes. Cette thèse propose donc un mécanisme de versionnement d’architectures logicielles basé sur le métamodèle et les propriétés formelles de l’ADL Dedal.Il permet d’analyser automatiquement les versions en termes de substituabilité, de gérer la propagation de version et d’incrémenter automatiquement les numéros de versions en tenant compte de l’impact des changements. En proposant cette approche formelle, cette thèse vise à prévenir le manque de contrôle des décisions architecturale (dérive / érosion).Cette thèse s’appuie sur une étude empirique appliquant les processus de re-documentation et de versionnement à de nombreuses versions d’un projet industriel extrait de GitHub.

Model transformation has proven to be an effective technique to produce target models from source models. Most transformation approaches focus on generating a single target model from a given source model. However there are situations where a collection of possible target models is preferred over a single one. Such situations arise when some choices cannot be encoded in the transformation. Then, search techniques can be used to help select a target model having specific properties. In this thesis, we present an approach combining model transformation with constraint solving to generate and explore these model sets. Moreover, we present two implementations of this approach along with multiple case studies showcasing these implementations and there usefulness.; La transformation de modèles a prouvé qu’elle était un moyen efficace pour produire des modèles cibles à partir de modèles sources le tout en raisonnant en terme de métamodèle. La majorité des techniques de transformation de modèles se concentrent sur la génération d’un modèle cible pour une source donnée. Cependant, il existe des situations dans lesquelles il est préférable de considérer une transformation générant un ensemble de modèles cibles. Un tel ensemble pourra ensuite être exploré par l’utilisateur afin de sélectionner un modèle ayant des propriétés spécifiques. Dans ce manuscrit, nous proposons une solution alliant transformation de modèles et programmation par contraintes pour permettre l’expression et l’exploration de ces ensembles de modèles. Nous proposons deux implémentations fonctionnelles de cette approche ainsi que plusieurs cas d’étude créés avec ces deux implémentations.

Racing sailboats are complex and unstable vehicles, which require reliable and robust control. If simulation seems to be an essential tool to tune control laws, it comes with software engineering issues, like integration of heterogeneous components in the simulator, or ease of simulator’s exploitation.This work proposes a software framework dedicated to simulation of control laws for racing sailboats. The framework provides models and tools to facilitate the setup of the simulator architecture. An architectural style, based on standard communication interfaces and universal adaptors, answers to the components’ heterogeneity issue. A mechanism of scenarios is proposed to facilitate the simulations’ management. A scenario allows the parametrization of the different simulator constituents and the production of workable results thanks to events and observers.Automatic parameter sweeping is also possible to facilitate the tuning of models and control laws.Various models of environment, boats and control laws have been integrated to the framework as software components. That allows to run several simulations with various goals: validation of sailboat parametric model, replay of real situation, tuning of control laws.The simulation results validate the models used and confirm some pilot settings obtained empirically during real navigation.; Les voiliers de compétition sont des véhicules complexes et instables qui requièrent un contrôle fiable et robuste. Si la simulation semble un outil indispensable pour la mise au point des lois de contrôle, elle entraîne des problématiques de génie logiciel comme l'intégration de composants hétérogènes au sein du simulateur ou encore la facilité d'exploitation de celui-ci. Ce travail propose un framework logiciel dédié à la simulation de lois de contrôle pour les voiliers de compétition. Ce framework s’appuie sur des modèles et des outils facilitant la mise en place d'une architecture logicielle de simulateur. Un style architectural, fondé sur des interfaces de communication standardisées et sur des adaptateurs universels, apporte une réponse au problème de gestion de l'hétérogénéité des composants. Un mécanisme de scénarios est proposé pour faciliter la gestion des simulations. Un scénario permet la paramétrisation des différents constituants d'un simulateur et la production de résultats exploitables en faisant intervenir des événements et des observateurs. La mise en place de balayages automatiques de paramètres est également proposée afin de faciliter la mise au point des modèles et des lois de contrôle. Divers modèles d'environnement, de bateaux et de lois de contrôle ont été intégrés au framework sous forme de composants logiciel, ce qui a permis de réaliser plusieurs simulations ayant des objectifs variés : validation de modèle paramétrique de voilier, rejeu de situation réelle, mise au point de lois de contrôle. Les résultats des simulations valident les modèles utilisés et permettent de confirmer des réglages de pilote obtenus empiriquement lors de navigations.

Racing sailboats are complex and unstable vehicles, which require reliable and robust control. If simulation seems to be an essential tool to tune control laws, it comes with software engineering issues, like integration of heterogeneous components in the simulator, or ease of simulator’s exploitation.This work proposes a software framework dedicated to simulation of control laws for racing sailboats. The framework provides models and tools to facilitate the setup of the simulator architecture. An architectural style, based on standard communication interfaces and universal adaptors, answers to the components’ heterogeneity issue. A mechanism of scenarios is proposed to facilitate the simulations’ management. A scenario allows the parametrization of the different simulator constituents and the production of workable results thanks to events and observers.Automatic parameter sweeping is also possible to facilitate the tuning of models and control laws.Various models of environment, boats and control laws have been integrated to the framework as software components. That allows to run several simulations with various goals: validation of sailboat parametric model, replay of real situation, tuning of control laws.The simulation results validate the models used and confirm some pilot settings obtained empirically during real navigation.; Les voiliers de compétition sont des véhicules complexes et instables qui requièrent un contrôle fiable et robuste. Si la simulation semble un outil indispensable pour la mise au point des lois de contrôle, elle entraîne des problématiques de génie logiciel comme l'intégration de composants hétérogènes au sein du simulateur ou encore la facilité d'exploitation de celui-ci. Ce travail propose un framework logiciel dédié à la simulation de lois de contrôle pour les voiliers de compétition. Ce framework s’appuie sur des modèles et des outils facilitant la mise en place d'une architecture logicielle de simulateur. Un style architectural, fondé sur des interfaces de communication standardisées et sur des adaptateurs universels, apporte une réponse au problème de gestion de l'hétérogénéité des composants. Un mécanisme de scénarios est proposé pour faciliter la gestion des simulations. Un scénario permet la paramétrisation des différents constituants d'un simulateur et la production de résultats exploitables en faisant intervenir des événements et des observateurs. La mise en place de balayages automatiques de paramètres est également proposée afin de faciliter la mise au point des modèles et des lois de contrôle. Divers modèles d'environnement, de bateaux et de lois de contrôle ont été intégrés au framework sous forme de composants logiciel, ce qui a permis de réaliser plusieurs simulations ayant des objectifs variés : validation de modèle paramétrique de voilier, rejeu de situation réelle, mise au point de lois de contrôle. Les résultats des simulations valident les modèles utilisés et permettent de confirmer des réglages de pilote obtenus empiriquement lors de navigations.

Self-Adaptive Systems (SAS) optimise their behaviours or configurations at runtime in response to a modification of their environments or their behaviours. These systems therefore need a deep understanding of the ongoing situation which enables reasoning tasks for adaptation operations. Using the model-driven engineering (MDE) methodology, one can abstract this situation. However, information concerning the system is not always known with absolute confidence. Moreover, in such systems, the monitoring frequency may differ from the delay for reconfiguration actions to have measurable effects. These characteristics come with a global challenge for software engineers: how to represent uncertain knowledge that can be efficiently queried and to represent ongoing actions in order to improve adaptation processes? To tackle this challenge, this thesis defends the need for a unified modelling framework which includes, besides all traditional elements, temporal and uncertainty as first-class concepts. Therefore, a developer will be able to abstract information related to the adaptation process, the environment as well as the system itself.Towards this vision, we present two evaluated contributions: a temporal context model and a language for uncertain data. The temporal context model allows abstracting past, ongoing and future actions with their impacts and context. The language, named Ain’tea, integrates data uncertainty as a first-class citizen.; Les systèmes auto-adaptatifs (SAS) optimisent leurs comportements ou configurations au moment de l'exécution en réponse à une modification de leur environnement ou de leurs comportements. Ces systèmes nécessitent donc une connaissance approfondie de la situation en cours qui permet de raisonnement en considérant les opérations d'adaptation. En utilisant la méthodologie de l'Ingénierie Dirigée par les Modèles (IDM), il est possible d'abstraire cette situation. Cependant, les informations concernant le système ne sont pas toujours connues avec une confiance absolue. De plus, dans de tels systèmes, la fréquence de surveillance peut différer du délai nécessaire pour que les mesures de reconfiguration aient des effets mesurables. Ces caractéristiques s'accompagnent d'un défi global pour les ingénieurs logiciels : comment représenter les connaissances incertaines tout en permettant de les interroger efficacement et de représenter les actions en cours afin d'améliorer les processus d'adaptation ? Pour relever ce défi, cette thèse défend la nécessité d'un framework de modélisation qui inclut, en plus de tous les éléments traditionnels, l'incertitude et le temps en tant que concepts de première classe. Par conséquent, un développeur sera en mesure d'extraire des informations relatives au processus d'adaptation, à l'environnement ainsi qu'au système lui-même.Dans cette optique, nous présentons deux contributions évaluées : un modèle de contexte temporel et un langage pour les données incertaines. Le modèle de contexte temporel permet d'abstraire les actions passées, en cours et futures avec leurs impacts et leur contexte. Le langage, appelé Ain'tea, intègre l'incertitude des données en tant que concept de première classe.

Self-Adaptive Systems (SAS) optimise their behaviours or configurations at runtime in response to a modification of their environments or their behaviours. These systems therefore need a deep understanding of the ongoing situation which enables reasoning tasks for adaptation operations. Using the model-driven engineering (MDE) methodology, one can abstract this situation. However, information concerning the system is not always known with absolute confidence. Moreover, in such systems, the monitoring frequency may differ from the delay for reconfiguration actions to have measurable effects. These characteristics come with a global challenge for software engineers: how to represent uncertain knowledge that can be efficiently queried and to represent ongoing actions in order to improve adaptation processes? To tackle this challenge, this thesis defends the need for a unified modelling framework which includes, besides all traditional elements, temporal and uncertainty as first-class concepts. Therefore, a developer will be able to abstract information related to the adaptation process, the environment as well as the system itself. Towards this vision, we present two evaluated contributions: a temporal context model and a language for uncertain data. The temporal context model allows abstracting past, ongoing and future actions with their impacts and context. The language, named Ain’tea, integrates data uncertainty as a first-class citizen.; Les systèmes auto-adaptatifs (SAS) optimisent leurs comportements ou configurations au moment de l'exécution en réponse à une modification de leur environnement ou de leurs comportements. Ces systèmes nécessitent donc une connaissance approfondie de la situation en cours qui permet de raisonnement en considérant les opérations d'adaptation. En utilisant la méthodologie de l'Ingénierie Dirigée par les Modèles (IDM), il est possible d'abstraire cette situation. Cependant, les informations concernant le système ne sont pas toujours connues avec une confiance absolue. De plus, dans de tels systèmes, la fréquence de surveillance peut différer du délai nécessaire pour que les mesures de reconfiguration aient des effets mesurables. Ces caractéristiques s'accompagnent d'un défi global pour les ingénieurs logiciels : comment représenter les connaissances incertaines tout en permettant de les interroger efficacement et de représenter les actions en cours afin d'améliorer les processus d'adaptation ? Pour relever ce défi, cette thèse défend la nécessité d'un framework de modélisation qui inclut, en plus de tous les éléments traditionnels, l'incertitude et le temps en tant que concepts de première classe. Par conséquent, un développeur sera en mesure d'extraire des informations relatives au processus d'adaptation, à l'environnement ainsi qu'au système lui-même. Dans cette optique, nous présentons deux contributions évaluées : un modèle de contexte temporel et un langage pour les données incertaines. Le modèle de contexte temporel permet d'abstraire les actions passées, en cours et futures avec leurs impacts et leur contexte. Le langage, appelé Ain'tea, intègre l'incertitude des données en tant que concept de première classe.

In the Big Data era, companies are moving away from traditional data-warehouse solutions whereby expensive and timeconsumingETL (Extract, Transform, Load) processes are used, towards data lakes in order to manage their increasinglygrowing data. Yet the stored knowledge in companies’ databases, even though in the constructed data lakes, can never becomplete and up-to-date, because of the continuous production of data. Local data sources often need to be augmentedand enriched with information coming from external data sources. Unfortunately, the data enrichment process is one of themanual labors undertaken by experts who enrich data by adding information based on their expertise or select relevantdata sources to complete missing information. Such work can be tedious, expensive and time-consuming, making itvery promising for automation. We present in this work an active user-centric data integration approach to automaticallyenrich local data sources, in which the missing information is leveraged on the fly from web sources using data services.Accordingly, our approach enables users to query for information about concepts that are not defined in the data sourceschema. In doing so, we take into consideration a set of user preferences such as the cost threshold and the responsetime necessary to compute the desired answers, while ensuring a good quality of the obtained results.; De nos jours, d’énormes volumes de données sont créés en continu et les utilisateurs s’attendent à ce que ceux-ci soient collectés, stockés et traités quasiment en temps réel. Ainsi, les lacs de données sont devenus une solution attractive par rapport aux entrepôts de données classiques coûteux et fastidieux (nécessitant une démarche ETL), pour les entreprises qui souhaitent stocker leurs données. Malgré leurs volumes, les données stockées dans les lacs de données des entreprises sont souvent incomplètes voire non mises à jour vis-à-vis des besoins (requêtes) des utilisateurs.Les sources de données locales ont donc besoin d’être enrichies. Par ailleurs, la diversité et l’expansion du nombre de sources d’information disponibles sur le web a rendu possible l’extraction des données en temps réel. Ainsi, afin de permettre d’accéder et de récupérer l’information de manière simple et interopérable, les sources de données sont de plus en plus intégrées dans les services Web. Il s’agit plus précisément des services de données, y compris les services DaaS du Cloud Computing. L’enrichissement manuel des sources locales implique plusieurs tâches fastidieuses telles que l’identification des services pertinents, l’extraction et l’intégration de données hétérogènes, la définition des mappings service-source, etc. Dans un tel contexte, nous proposons une nouvelle approche d’intégration de données centrée utilisateur. Le but principal est d’enrichir les sources de données locales avec des données extraites à partir du web via les services de données. Cela permettrait de satisfaire les requêtes des utilisateurs tout en respectant leurs préférences en terme de coût d’exécution et de temps de réponse et en garantissant la qualité des résultats obtenus.

Long-term Supply Chain Capacity Planning (SCCP) aims to define the plan of all actions to perform that will shape the available and required capacity of supply chains over several years. When performing long-term SCCP, companies are confronted with a multitude of decision options and uncertainty sources as well as a highly dynamic supply chain environment. Each company configures its own Decision Support System (DSS) to perform SCCP, composed of a decision-making process, an information system, and people. Companies can take advantage of existing decision-making processes and information systems to build their own SCCP DSS. However, the literature review on existing decision-making processes and information systems for SCCP revealed the following three major limitations: first, existing solutions are time-consuming. This constrains companies to consider only a small number of alternative scenarios associated with decision options and uncertainty sources. And it makes it difficult to keep SCCP analysis up to date. Second, existing solutions are designed to perform SCCP analysis on predefined supply chains without considering the whole set of potential alternative configurations. Third, decision-makers are reluctant to accept optimization methods because of the lack of visibility of the analysis leading to the recommended solution. Therefore, this thesis describes a new SCCP DSS proposal aiming to overcome these limitations. It is composed of an SCCP decision-making process proposal relying on an SCCP information system proposal. The SCCP decision-making process proposal contains two processes: implementation and routine. The SCCP information system proposal contains two software programs: a computational software program and a business intelligence software program. The SCCP DSS proposal was validated by undertaking two industrial pilot projects with two industrial partners. The following two major benefits have been confirmed: first, SCCP analysis can be performed in encompassing a multitude of decision options and uncertainty sources at a pace allowing updates in accordance with the pace of supply chain changes. Second, it provides decision-makers with the visibility and understanding of the impacts of their respective decisions and uncertainty sources which bolster their confidence in the decisions they can make. Finally, avenues for future research have been identified, including an opportunity for designing a hyperconnected SCCP DSS that automatically gathers information and triggers decision-making meetings when necessary rather than on a predefined frequency.; La planification capacitaire des chaînes logistiques (SCCP) sur un horizon long-terme a pour objectif de définir un plan d’actions contenant l’ensemble des actions qui vont façonner la capacité disponible et requise des chaînes logistiques sur plusieurs années. Lorsque les entreprises réalisent leur SCCP sur un horizon long-terme, elles sont confrontées à une multitude d’options décisionnelles et de sources d’incertitudes, ainsi qu’à un environnement très dynamique. Chaque entreprise met en place son propre système d’aide à la décision (SCCP DSS) pour réaliser sa SCCP. Ce DSS est composé d’un processus de prise de décisions, d’un système d’information, et de personnes. Les entreprises peuvent utiliser les processus de prise de décisions et systèmes d'information existants pour créer leur propre SCCP DSS. Cependant, la revue de littérature relative aux processus de prise de décisions et systèmes d'information existants pouvant servir à la création d’un SCCP DSS a révélé les trois limitations suivantes : premièrement, les solutions existantes sont très chronophages. Cette limitation contraint les entreprises à ne prendre en compte qu’un nombre limité de scénarios alternatifs associés aux options décisionnelles et aux sources d’incertitudes. De plus, cela rend difficile le maintien à jour des analyses SCCP. Deuxièmement, les solutions existantes sont conçues pour réaliser les analyses SCCP sur des chaines logistiques prédéfinies et figées, sans considération de l’ensemble des potentielles alternatives structurelles. Troisièmement, les décideurs sont parfois réticents face aux méthodes d’optimisation du fait du manque de visibilité sur le processus d’obtention de la solution recommandée. Ainsi, cette thèse décrit la proposition d’un nouveau SCCP DSS ayant pour objectif de solutionner ces limitations. Il est composé d’une proposition de processus de prise de décisions SCCP tirant profit d’une proposition de système d'information SCCP. Le processus de prise de décisions SCCP est composé de deux processus : implémentation et routine. Le système d'information SCCP est composé de deux logiciels : un logiciel calculatoire et un logiciel de business intelligence. La proposition de SCCP DSS a été validée en réalisant deux projets pilotes avec deux partenaires industriels. Deux bénéfices majeurs ont été identifiés : premièrement, cela permet de prendre en compte une multitude d’options décisionnelles et de sources d’incertitudes durant les analyses SCCP à un rythme permettant un maintien à jour de ces analyses. Deuxièmement, cela permet aux décideurs d’avoir de la visibilité sur l’impact que leurs options décisionnelles et sources d’incertitudes auraient sur l’entreprise, ce qui renforce leur confiance vis-à-vis des décisions qu’ils peuvent prendre. Finalement, des perspectives de recherche ont été identifiées, incluant notamment la conception d’un SCCP DSS hyperconnecté qui collecterait automatiquement les informations et déclencherait des réunions de prises de décisions seulement quand cela est nécessaire plutôt qu’à une fréquence prédéfinie.

The life cycle of a sensor network involves several steps, including network sizing, embedded software development, hardware design, analysis and simulation, physical deployment, data exploitation, and network maintenance. Throughout this cycle, several specific tools are used. It is therefore necessary to manually describe the characteristics of the sensor network in each of these tools using their own languages. This results in significant development costs and potential inconsistencies between the different descriptions. To address this problem, we propose a methodology based on model driven engineering approach. It aims to cover all life cycle steps of a sensor network. All concepts and characteristics of a sensor network are described using a metamodel. From this referential, it is possible to extract, at each step of the life cycle, one or more facets. Each facet is presented and edited with the most appropriate tool by creating gateways to external tools.In order to implement the proposed methodology, a Framework is developed to provide a multi-facets environment: network architecture, hardware architecture, software architecture, data flow and physical environment. An example of a gateway between the Framework and an existing simulator (Omnet++) has been developed to estimate sensor network performances. The Framework allows automatic generation of simulation scripts as well as source codes for network nodes; Le cycle de vie d'un réseau de capteurs implique plusieurs étapes, telles que le dimensionnement du réseau, le développement de logiciels embarqués, la réalisation de matériels, des analyses et des simulations, le déploiement physique, l'exploitation des données et la maintenance du réseau. Tout au long de ce cycle, plusieurs outils spécifiques sont utilisés. Il est donc nécessaire de décrire manuellement les caractéristiques du réseau de capteurs dans chacun de ces outils en utilisant leurs propres langages. Il en résulte des coûts de développement importants et éventuellement des incohérences entre les différentes descriptions. Pour répondre à cette problématique, nous proposons une méthodologie basée sur l'approche MDE (Model Driven Engineering). Elle vise à couvrir toutes les étapes du cycle de vie d'un réseau de capteurs. Tous les concepts et les caractéristiques d'un réseau de capteurs sont décrits à l'aide d'un métamodèle. A partir de ce référentiel, il est possible d'extraire, à chaque étape du cycle de vie, une ou plusieurs facettes. Chaque facette est présentée et éditée avec l'outil le plus adéquat en créant des passerelles vers des outils tiers. Afin de mettre en œuvre la méthodologie proposée, un Framework est développé pour offrir un environnement de description multi-facettes : architecture réseau, architecture matérielle, architecture logicielle, flux de données et environnement physique. Un exemple de passerelle entre le Framework et un simulateur existant (Omnet++) a été développé pour estimer les performances des réseaux de capteurs. Le Framework permet la génération automatique des scripts de simulation ainsi que des codes sources pour les nœuds du réseau

Le présent manuscrit s’attache à donner une vue globale des travaux concernant les approches formelles et les approches informelles permettant d’établir la correction d’artefacts techniques, en général, et de logiciels, en particulier. L’établissement de cette correction s’inscrit dans ce que l’on nomme la vérification, la validation et la certification.Tous ces travaux se sont déroulés dans le cadre de projets et de partenariats industriels, comme les projets européens CRESCENDO et TOICA, des projets avec la Direction générale de l’Aviation civile (DGAC) et des partenariats avec la société Airbus. Si la majorité de ces travaux ont été réalisés dans le domaine aéronautique, et plus précisément dans les systèmes avioniques embarqués, ils ont aussi été appliqués au domaine médical.Une partie des résultats exposés ici s’inscrivent dans le cadre de deux thèses CIFRE réalisées par Anthony Fernandes Pires et Clément Duffau, thèses que j’ai co-encadrées. La première, réalisée en partenariat avec la société Atos, portait sur la vérification de programmes à l’aide d’une combinaison de méthodes formelles et d’Ingénierie dirigée par les Modèles. En ce qui concerne la deuxième, réalisée en partenariat avec la société Axonics, elle cherchait à définir un processus partant de l’élicitation d’exigences de justification pour aller jusqu’à leur production.Ces travaux ont été validés par des publications scientifiques, notamment dans les conférences CSCWD 2011 (best paper award) [150], CAISE 2013, 2015 et 2018 [53, 56, 65], MODELS 2013 [77], RCIS 2016 [148], ER 2017 [151], ICAPS 2018 [156] et dans le journal EURO Journal on Decision Processes [153].Concernant l’organisation de ce manuscrit, nous avons choisi une approche non chronologique avec un découpage suivant la dichotomie formelle / informelle. Dans le premier chapitre, nous montrerons que, dans un contexte historique de division du travail et de complexification des artefacts, la nécessité d’établir la correction de tout ce qui est produit s’impose d’elle-même. Par ailleurs, nous chercherons aussi à préciser notre vocabulaire et plus précisément les termes :artefact technique, vérification, validation, accréditation et certification. Le deuxième chapitre porte sur les approches formelles permettant d’établir la correction d’un artefact. Ainsi, nous verrons qu’il est possible d’utiliser des formalismes mathématiques et des ordinateurs afin d’établir automatiquement des preuves de correction. Cependant, tout ne pouvant se ramener à une forme formelle, nousverrons dans le troisième chapitre les avantages que nous pouvons tirer des travaux issus de l’argumentation pour organiser les justifications permettant d’établir la correction d’un artefact. Pour finir, le dernier chapitre est dévolu aux perspectives avec, d’une part, des perspectives s’inscrivant directement dans la continuité des travaux présentés dans ce manuscrit et, d’autre part, des perspectives concernant de nouveaux domaines de recherche pour lesquels j’ai déjà eu l’occasion de mener quelques travaux (concevoir des artefacts complexes fabricables, aider leschoix collaboratifs et les représentations cognitivement efficaces pour les modèles complexes).

User interfaces (UI) pervade our daily lives. To do office tasks, to pilot an airliner, to write programs, UIs are the tangible vectors that enable users to interact with software systems. The development of UIs involves multiple roles. Designers and ergonomists are in charge of the design and evaluation of UIs from a strict human factor viewpoint. They use concepts and theories established by the Human-Computer Interaction (HCI) community. Software engineers develop, validate, maintain UIs using software engineering techniques. UI engineering is an interdisciplinary field that cross-cuts these two roles and their underlying domains, HCI and software engineering. This thesis details the contributions I develop during the last decade in the filed of UI engineering. I develop this thesis through two research axes.In the first axis I detail new UI engineering concepts. These concepts follow the same leitmotiv: engineering UIs is a specific problem that requires specific abstractions. These abstractions thus go beyond the classical object-oriented abstractions provided by the current programming languages to provide abstractions that focus on UI concerns. In the second axis I focus on domain-specific languages (DSL). DSLs are specific user interfaces that stand between domain experts and their engineering problems. As for any UI, engineering DSLs must make use of HCI concepts at different levels.I then propose three research perspectives that highlight the importance of working on UI engineering to support the increasingly interactivity of software systems.; Les interfaces homme-machine (IHM) sont omniprésentes dans notre vie quotidienne. Pour effectuer des tâches de bureau, piloter un avion de ligne, écrire des programmes, les IHM sont les vecteurs tangibles permettant aux utilisateurs d'interagir avec les logiciels. Le développement d'IHM implique différents rôles. Les designers et ergonomes sont responsables de la conception et de l'évaluation des IHM d'un point de vue strictement facteur humain. Ils utilisent des concepts et des théories établis par la communauté Interaction Homme-Machine. Les ingénieurs en logiciel développent, valident et maintiennent des IHM à l'aide de techniques de génie logiciel. L'ingénierie des IHM est un domaine interdisciplinaire qui recoupe ces deux rôles et leurs domaines sous-jacents, l'interaction homme-machine et le génie logiciel. Cette thèse détaille les contributions que j'ai développées au cours de la dernière décennie dans le domaine de l'ingénierie des IHM. Je développe cette thèse à travers deux axes de recherche.Dans le premier axe, je détaille de nouveaux concepts d'ingénierie des IHM. Ces concepts suivent le même leitmotiv : l'ingénierie des IHM est un problème spécifique qui nécessite des abstractions particulières. Ces abstractions vont donc au-delà des abstractions orientées-objet classiques fournies par les langages de programmation actuels pour fournir des abstractions qui se concentrent sur les préoccupations des IHM. Dans le deuxième axe, je me concentre sur les langages dédiés (DSL -- domain-specific language). Les DSL peuvent être vus comme un type d'IHM. Comme pour toute IHM, l'ingénierie des DSL doit utiliser des concepts d'interaction homme-machine à différents niveaux.Je propose ensuite trois perspectives de recherche qui soulignent l'importance de travailler sur l'ingénierie des IHM pour gérer l'interactivité croissante des logiciels.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Exatas, Departamento de Ciência da Computação, 2014. A computação em nuvem tem sido considerada como uma opção para executar aplicações de alto desempenho. Entretanto, enquanto as plataformas de alto desempenho tradicionais como grid e supercomputadores oferecem um ambiente estável quanto à falha, desempenho e número de recursos, a computação em nuvem oferece recursos sob demanda, geralmente com desempenho imprevisível à baixo custo financeiro. Além disso, em ambiente de nuvem, as falhas fazem parte da sua normal operação. No entanto, as nuvens podem ser combinadas, criando uma federação, para superar os limites de uma nuvem muitas vezes com um baixo custo para os usuários. A federação de nuvens pode ajudar tanto os provedores quanto os usuários das nuvens a atingirem diferentes objetivos tais como: reduzir o tempo de execução de uma aplicação, reduzir o custo financeiro, aumentar a disponibilidade do ambiente, reduzir o consumo de energia, entre outros. Por isso, a federação de nuvens pode ser uma solução elegante para evitar o sub-provisionamento de recursos ajudando os provedores a reduzirem os custos operacionais e a reduzir o número de recursos ativos, que outrora ficariam ociosos consumindo energia, por exemplo. No entanto, a federação de nuvens aumenta as opções de recursos disponíveis para os usuários, requerendo, em muito dos casos, conhecimento em administração de sistemas ou em computação em nuvem, bem como um tempo considerável para aprender sobre as opções disponíveis. Neste contexto, surgem algumas questões, tais como: (a) qual dentre os recursos disponíveis é apropriado para uma determinada aplicação? (b) como os usuários podem executar suas aplicações na nuvem e obter um desempenho e um custo financeiro aceitável, sem ter que modificá-las para atender as restrições do ambiente de nuvem? (c) como os usuários não especialistas em nuvem podem maximizar o uso da nuvem, sem ficar dependente de um provedor? (d) como os provedores podem utilizar a federação para reduzir o consumo de energia dos datacenters e ao mesmo tempo atender os acordos de níveis de serviços? A partir destas questões, este trabalho apresenta uma solução para consolidação de aplicações em nuvem federalizadas considerando os acordos de serviços. Nossa solução utiliza um sistema multi-agente para negociar a migração das máquinas virtuais entres as nuvens. Simulações mostram que nossa abordagem pode reduzir em até 46% o consumo de energia e atender os requisitos de qualidade. Nós também desenvolvemos e avaliamos uma solução para executar uma aplicação de bioinformática em nuvens federalizadas, a custo zero. Nesse caso, utilizando a federação, conseguimos diminuir o tempo de execução da aplicação em 22,55%, considerando o seu tempo de execução na melhor nuvem. Além disso, este trabalho apresenta uma arquitetura chamada Excalibur, que possibilita escalar a execução de aplicações comuns em nuvem. Excalibur conseguiu escalar automaticamente a execução de um conjunto de aplicações de bioinformática em até 11 máquinas virtuais, reduzindo o tempo de execução em 63% e o custo financeiro em 84% quando comparado com uma configuração definida pelos usuários. Por fim, este trabalho apresenta um método baseado em linha de produto de software para lidar com as variabilidades dos serviços oferecidos por nuvens de infraestrutura (IaaS), e um sistema que utiliza deste processo para configurar o ambiente e para lidar com falhas de forma automática. O nosso método utiliza modelo de feature estendido com atributos para descrever os recursos e para selecioná-los com base nos objetivos dos usuários. Experimentos realizados com dois provedores diferentes mostraram que utilizando o nosso processo, os usuários podem executar as suas aplicações em um ambiente de nuvem federalizada, sem conhecer as variabilidades e limitações das nuvens. Cloud computing has been seen as an option to execute high performance computing (HPC) applications. While traditional HPC platforms such as grid and supercomputers offer a stable environment in terms of failures, performance, and number of resources, cloud computing offers on-demand resources generally with unpredictable performance at low financial cost. Furthermore, in cloud environment, failures are part of its normal operation. To overcome the limits of a single cloud, clouds can be combined, forming a cloud federation often with minimal additional costs for the users. A cloud federation can help both cloud providers and cloud users to achieve their goals such as to reduce the execution time, to achieve minimum cost, to increase availability, to reduce power consumption, among others. Hence, cloud federation can be an elegant solution to avoid over provisioning, thus reducing the operational costs in an average load situation, and removing resources that would otherwise remain idle and wasting power consumption, for instance. However, cloud federation increases the range of resources available for the users. As a result, cloud or system administration skills may be demanded from the users, as well as a considerable time to learn about the available options. In this context, some questions arise such as: (a) which cloud resource is appropriate for a given application? (b) how can the users execute their HPC applications with acceptable performance and financial costs, without needing to re-engineer the applications to fit clouds’ constraints? (c) how can non-cloud specialists maximize the features of the clouds, without being tied to a cloud provider? and (d) how can the cloud providers use the federation to reduce power consumption of the clouds, while still being able to give service-level agreement (SLA) guarantees to the users? Motivated by these questions, this thesis presents a SLA-aware application consolidation solution for cloud federation. Using a multi-agent system (MAS) to negotiate virtual machine (VM) migrations between the clouds, simulation results show that our approach could reduce up to 46% of the power consumption, while trying to meet performance requirements. Using the federation, we developed and evaluated an approach to execute a huge bioinformatics application at zero-cost. Moreover, we could decrease the execution time in 22.55% over the best single cloud execution. In addition, this thesis presents a cloud architecture called Excalibur to auto-scale cloud-unaware application. Executing a genomics workflow, Excalibur could seamlessly scale the applications up to 11 virtual machines, reducing the execution time by 63% and the cost by 84% when compared to a user’s configuration. Finally, this thesis presents a software product line engineering (SPLE) method to handle the commonality and variability of infrastructure-as-a-service (IaaS) clouds, and an autonomic multi-cloud architecture that uses this method to configure and to deal with failures autonomously. The SPLE method uses extended feature model (EFM) with attributes to describe the resources and to select them based on the users’ objectives. Experiments realized with two different cloud providers show that using the proposed method, the users could execute their application on a federated cloud environment, without needing to know the variability and constraints of the clouds. Le cloud computing a été considéré comme une option pour exécuter des applications de calcul haute performance (HPC). Bien que les plateformes traditionnelles de calcul haute performance telles que les grilles et les supercalculateurs offrent un environnement stable du point de vue des défaillances, des performances, et de la taille des ressources, le cloud computing offre des ressources à la demande, généralement avec des performances imprévisibles mais à des coûts financiers abordables. En outre, dans un environnement de cloud, les défaillances sont perçues comme étant ordinaires. Pour surmonter les limites d’un cloud individuel, plusieurs clouds peuvent être combinés pour former une fédération de clouds, souvent avec des coûts supplémentaires légers pour les utilisateurs. Une fédération de clouds peut aider autant les fournisseurs que les utilisateurs à atteindre leurs objectifs tels la réduction du temps d’exécution, la minimisation des coûts, l’augmentation de la disponibilité, la réduction de la consummation d’énergie, pour ne citer que ceux-là. Ainsi, la fédération de clouds peut être une solution élégante pour éviter le sur-approvisionnement, réduisant ainsi les coûts d’exploitation en situation de charge moyenne, et en supprimant des ressources qui, autrement, resteraient inutilisées et gaspilleraient ainsi de énergie. Cependant, la fédération de clouds élargit la gamme des ressources disponibles. En conséquence, pour les utilisateurs, des compétences en cloud computing ou en administration système sont nécessaires, ainsi qu’un temps d’apprentissage considérable pour maîtrises les options disponibles. Dans ce contexte, certaines questions se posent : (a) Quelle ressource du cloud est appropriée pour une application donnée ? (b) Comment les utilisateurs peuvent-ils exécuter leurs applications HPC avec un rendement acceptable et des coûts financiers abordables, sans avoir à reconfigurer les applications pour répondre aux norms et contraintes du cloud ? (c) Comment les non-spécialistes du cloud peuvent-ils maximiser l’usage des caractéristiques du cloud, sans être liés au fournisseur du cloud ? et (d) Comment les fournisseurs de cloud peuvent-ils exploiter la fédération pour réduire la consommation électrique, tout en étant en mesure de fournir un service garantissant les normes de qualité préétablies ? À partir de ces questions, la presente thèse propose une solution de consolidation d’applications pour la fédération de clouds qui garantit le respect des normes de qualité de service. On utilise un système multi-agents (SMA) pour négocier la migration des machines virtuelles entre les clouds. Les résultats de simulations montrent que notre approche pourrait réduire jusqu’à 46% la consommation totale d’énergie, tout en respectant les exigencies de performance. En nous basant sur la fédération de clouds, nous avons développé et évalué une approche pour exécuter une énorme application de bioinformatique à coût zéro. En outre, nous avons pu réduire le temps d’exécution de 22,55% par rapport à la meilleure exécution dans un cloud individuel. Cette thèse présente aussi une architecture de cloud baptisée « Excalibur » qui permet l’adaptation automatique des applications standards pour le cloud. Dans l’exécution d’une chaîne de traitements de la génomique, Excalibur a pu parfaitement mettre à l’échelle les applications sur jusqu’à 11 machines virtuelles, ce qui a réduit le temps d’exécution de 63% et le coût de 84% par rapport à la configuration de l’utilisateur. Enfin, cette thèse présente un processus d’ingénierie des lignes de produits (PLE) pour gérer la variabilité de l’infrastructure à la demande du cloud, et une architecture multi-cloud autonome qui utilise ce processus pour configurer et faire face aux défaillances de manière indépendante. Le processus PLE utilise le modele étendu de fonction (EFM) avec des attributs pour décrire les ressources et les sélectionner en fonction dês objectifs de l’utilisateur. Les expériences réalisées avec deux fournisseurs de cloud différents montrent qu’em utilisant le modèle proposé, les utilisateurs peuvent exécuter leurs applications dans un environnement de clouds fédérés, sans avoir besoin de connaître les variabilités et contraintes du cloud.

Les produits logiciels sont, en général, évolués en introduisant des changements continus. Les tâches d’évolution et de maintenance sont fastidieuses et longues. Évidemment, il y a un besoin pour trouver de meilleures façons de faire évoluer les systèmes de logiciels. De la même manière que le code source, la conception est amenée à évoluer au fil du temps, en raison des changements des exigences et des contraintes techniques. Dans le développement dirigée par les modèles, l’évolution des métamodèles peut briser les relations avec les artefacts dépendants tels que les modèles, les règles de transformation et les contraintes OCL. Alors que plusieurs études de coévolution sont proposées, la plupart d’entre elles fournissent un support manuel ou semi-automatisé baser sur des modèles prédéfinis de scénarios d’évolution. En plus d’être prédéfinis, ces modèles sont spécifiques à l’artefact à coévoluer avec le métamodèle. L’objectif principal de notre recherche est de proposer un cadre de recherche générique qui automatise la dérivation de stratégies de coévolution sans utiliser de modèles prédéfinis pour des changements de métamodèles ou des types d’artefacts spécifiques. Pour qu’un artefact coévolue, le but est de produire une nouvelle version conforme à la nouvelle version du métamodèle. À cette fin, nous considérons la coévolution comme un problème d’optimisation multi-objectif. La recherche des solutions est guidée par trois objectifs, qui visent à minimiser la violation de la structure du métamodèle révisé, le nombre de modifications appliquées à l’artefact initial et la perte d’informations. Ensuite, le cadre recommande un sous-ensemble approprié de solutions de coévolution, avec la possibilité d’intégrer l’utilisateur dans la boucle pour fournir des commentaires et mettre à jour les modifications recommandées. Nous avons validé notre cadre générique en utilisant trois cas de coévolution de métamodèles, des modèles, des règles de transformation et des contraintes OCL, sur des ensembles de données réelles. Les résultats de l’évaluation montrent que notre approche est efficace en termes d’exactitude, et d’utilité par rapport aux approches de coévolution les plus récentes., Successful software products are evolved by introducing continuous changes at different levels. Thus, software industry is actively recruiting software engineers, not to create new software systems, but to evolve and maintain existing ones. Such evolution and maintenance tasks are tedious and time consuming. Thus, there is an urgent need to find better ways to evolve software systems and consequently, improve developers’ productivity. Like the source code, the design is subject to evolution due to changing requirements and technological constraints. Model-Driven Software Evolution is concerned with the changes related to the design of software systems, from initial development to maintenance. In model driven development, the evolution of metamodels may break the relationships to dependent artifacts like models, transformation rules and OCL constraints. While several coevolution studies are proposed, most of them are providing either a manual or semi-automated support based on pre-defined templates of evolution scenarios. In addition to be pre-defined, these templates are specific to the artifact to co-evolve with the metamodel. The main objective of our research is to propose a generic search-based framework for the automated recommendation of coevolution strategies without using pre-defined templates for specific metamodel changes or artifact types. For an artifact to co-evolve, the goal is to produce a new version that conforms to the new version of the metamodel. To this end, we view the co-evolution as a multi-objective optimization problem, and guide the search for solutions by three objectives, which aims at minimizing the violation of the structure of the revised metamodel, the number of changes applied to the initial artifact, and the loss of information. Then, the framework is able to recommend an appropriate subset of co-evolution solutions, with the possibility of integrating the user in the loop to provide feedback and update the recommended changes. We validated our generic framework using three metamodel co-evolution cases, models, transformation rules, and OCL constraints, on sets of real-world data. The evaluation results show that our approach is effective in terms of correctness and usefulness as compared to the state-of-the-art co-evolution approaches.

Reliability becomes a very important feature in the design process of an embedded system. Therefore, the development of fault tolerance strategies is also among the priorities in the early design phases of embedded systems. This thesis aims to establish a framework that allows finding the best platform solution for a given application in heterogeneous MultiProcessor System-on-Chip (MPSoC) systems. The found solution must be integrated the fault tolerance. A new platform meta-model integrated the fault tolerance is presented that roles an infrastructure to build models. The models are then inputs to a Design Space Exploration process. From the user specification, explored dimensions include hardware choice, task mapping, data mapping, and fault-tolerance-strategy choice. A new solution is generated and evaluated in terms of execution time, cost and, reliability level. Then, an optimization process will explore the best solution among the design space. A new tool with a graphical user interface allows to model and run the DSE process. It simplifies the process by interacting with the user through the graphical interface and automating the process of exploring design space. Evaluation of heterogeneous MPSoC platform under the impact of transient and permanent faults is a very important part of the DSE to help designers choose the appropriate strategy fault tolerance regarding a compromise with the requirements of the application. Finally, case-studies are invested. Experimental results showed that the DSE framework provides an effective exploration of large design space., La fiabilité devient une caractéristique très importante du processus de conception d’un système embarqué. Par conséquent, l'élaboration de stratégies de tolérance aux fautes fait également partie des priorités lors des premières phases de conception des systèmes embarqués. Cette thèse vise à établir un cadre permettant de trouver la meilleure solution de plate-forme pour une application donnée dans des systèmes multiprocesseurs hétérogènes. La solution trouvée doit être intégrée à la tolérance aux fautes. Un nouveau méta-modèle de plateforme intégrant la tolérance aux fautes est présenté qui joue le rôle d'infrastructure pour construire des modèles. Les modèles sont ensuite entrés dans un processus d'exploration de l'espace de conception. Dans la spécification utilisateur, les dimensions explorées incluent le choix du composant, le mapping des tâches, le mapping des données et le choix de la stratégie de tolérance aux fautes.Une nouvelle solution est générée et évaluée en matière de temps d'exécution, de coût et de niveau de fiabilité. Ensuite, un processus d'optimisation explore la meilleure solution parmi les espaces de conception. Un nouvel outil avec une interface utilisateur graphique permet de modéliser et d’exécuter le processus d’exploration. Il simplifie le processus en interagissant avec l'utilisateur via l'interface graphique et en automatisant le processus d'exploration de l'espace de conception. L'évaluation de la plate-forme MPSoC hétérogène sous l'impact de fautes transitoires et permanentes est une partie très importante de l’exploration pour aider des concepteurs à choisir la stratégie de tolérance aux fautes appropriée en ce qui concerne un compromis avec les exigences de l'application. Enfin, des études de cas sont investies. Les résultats expérimentaux ont montré que le cadre DSE fournit une exploration efficace de grands espaces de conception.

The life cycle of a sensor network involves several steps, including network sizing, embedded software development, hardware design, analysis and simulation, physical deployment, data exploitation, and network maintenance. Throughout this cycle, several specific tools are used. It is therefore necessary to manually describe the characteristics of the sensor network in each of these tools using their own languages. This results in significant development costs and potential inconsistencies between the different descriptions. To address this problem, we propose a methodology based on model driven engineering approach. It aims to cover all life cycle steps of a sensor network. All concepts and characteristics of a sensor network are described using a metamodel. From this referential, it is possible to extract, at each step of the life cycle, one or more facets. Each facet is presented and edited with the most appropriate tool by creating gateways to external tools.In order to implement the proposed methodology, a Framework is developed to provide a multi-facets environment: network architecture, hardware architecture, software architecture, data flow and physical environment. An example of a gateway between the Framework and an existing simulator (Omnet++) has been developed to estimate sensor network performances. The Framework allows automatic generation of simulation scripts as well as source codes for network nodes, Le cycle de vie d'un réseau de capteurs implique plusieurs étapes, telles que le dimensionnement du réseau, le développement de logiciels embarqués, la réalisation de matériels, des analyses et des simulations, le déploiement physique, l'exploitation des données et la maintenance du réseau. Tout au long de ce cycle, plusieurs outils spécifiques sont utilisés. Il est donc nécessaire de décrire manuellement les caractéristiques du réseau de capteurs dans chacun de ces outils en utilisant leurs propres langages. Il en résulte des coûts de développement importants et éventuellement des incohérences entre les différentes descriptions. Pour répondre à cette problématique, nous proposons une méthodologie basée sur l'approche MDE (Model Driven Engineering). Elle vise à couvrir toutes les étapes du cycle de vie d'un réseau de capteurs. Tous les concepts et les caractéristiques d'un réseau de capteurs sont décrits à l'aide d'un métamodèle. A partir de ce référentiel, il est possible d'extraire, à chaque étape du cycle de vie, une ou plusieurs facettes. Chaque facette est présentée et éditée avec l'outil le plus adéquat en créant des passerelles vers des outils tiers. Afin de mettre en œuvre la méthodologie proposée, un Framework est développé pour offrir un environnement de description multi-facettes : architecture réseau, architecture matérielle, architecture logicielle, flux de données et environnement physique. Un exemple de passerelle entre le Framework et un simulateur existant (Omnet++) a été développé pour estimer les performances des réseaux de capteurs. Le Framework permet la génération automatique des scripts de simulation ainsi que des codes sources pour les nœuds du réseau

Le présent manuscrit s’attache à donner une vue globale des travaux concernant les approches formelles et les approches informelles permettant d’établir la correction d’artefacts techniques, en général, et de logiciels, en particulier. L’établissement de cette correction s’inscrit dans ce que l’on nomme la vérification, la validation et la certification.Tous ces travaux se sont déroulés dans le cadre de projets et de partenariats industriels, comme les projets européens CRESCENDO et TOICA, des projets avec la Direction générale de l’Aviation civile (DGAC) et des partenariats avec la société Airbus. Si la majorité de ces travaux ont été réalisés dans le domaine aéronautique, et plus précisément dans les systèmes avioniques embarqués, ils ont aussi été appliqués au domaine médical.Une partie des résultats exposés ici s’inscrivent dans le cadre de deux thèses CIFRE réalisées par Anthony Fernandes Pires et Clément Duffau, thèses que j’ai co-encadrées. La première, réalisée en partenariat avec la société Atos, portait sur la vérification de programmes à l’aide d’une combinaison de méthodes formelles et d’Ingénierie dirigée par les Modèles. En ce qui concerne la deuxième, réalisée en partenariat avec la société Axonics, elle cherchait à définir un processus partant de l’élicitation d’exigences de justification pour aller jusqu’à leur production.Ces travaux ont été validés par des publications scientifiques, notamment dans les conférences CSCWD 2011 (best paper award) [150], CAISE 2013, 2015 et 2018 [53, 56, 65], MODELS 2013 [77], RCIS 2016 [148], ER 2017 [151], ICAPS 2018 [156] et dans le journal EURO Journal on Decision Processes [153].Concernant l’organisation de ce manuscrit, nous avons choisi une approche non chronologique avec un découpage suivant la dichotomie formelle / informelle. Dans le premier chapitre, nous montrerons que, dans un contexte historique de division du travail et de complexification des artefacts, la nécessité d’établir la correction de tout ce qui est produit s’impose d’elle-même. Par ailleurs, nous chercherons aussi à préciser notre vocabulaire et plus précisément les termes :artefact technique, vérification, validation, accréditation et certification. Le deuxième chapitre porte sur les approches formelles permettant d’établir la correction d’un artefact. Ainsi, nous verrons qu’il est possible d’utiliser des formalismes mathématiques et des ordinateurs afin d’établir automatiquement des preuves de correction. Cependant, tout ne pouvant se ramener à une forme formelle, nousverrons dans le troisième chapitre les avantages que nous pouvons tirer des travaux issus de l’argumentation pour organiser les justifications permettant d’établir la correction d’un artefact. Pour finir, le dernier chapitre est dévolu aux perspectives avec, d’une part, des perspectives s’inscrivant directement dans la continuité des travaux présentés dans ce manuscrit et, d’autre part, des perspectives concernant de nouveaux domaines de recherche pour lesquels j’ai déjà eu l’occasion de mener quelques travaux (concevoir des artefacts complexes fabricables, aider leschoix collaboratifs et les représentations cognitivement efficaces pour les modèles complexes).

In recent years, multi-cloud computing which aims to combine different offerings or migrate applications between different cloud providers, has become a major trend. Multi-clouds improve the performance and costs of cloud applications, and ensure their resiliency in case of outages. But with the advent of cloud computing, different cloud providers with heterogeneous cloud services (compute, storage, network, applications, etc.) and Application Programming Interfaces (APIs) have emerged. This heterogeneity complicates the implementation of an interoperable multi-cloud system. Several multi-cloud interoperability solutions have been developed to address this challenge. Among these solutions, Model-Driven Engineering (MDE) has proven to be quite advantageous and is the mostly adopted methodology to rise in abstraction and mask the heterogeneity of the cloud. However, most of the existing MDE solutions for the cloud remain focused on only designing the cloud without automating the deployment and management aspects, and do not cover all cloud services. Moreover, MDE solutions are not always representative of the cloud APIs and lack of formalization.To address these shortcomings, I present in this thesis an approach based on Open Cloud Computing Interface (OCCI) standard, MDE and formal methods. OCCI is the only community-based and open recommendation standard that describes every kind of cloud resources. MDE is used to design, validate, generate and supervise cloud resources. Formal methods are used to effectively reason on the structure and behaviour of the encoded cloud resources, by using a model checker verifying their properties. This research takes place in the context of the OCCIware project, which provides OCCIware Studio, the first model-driven tool chain for OCCI. It is coupled with OCCIware Runtime, the first generic runtime for OCCI artifacts targeting all the cloud service models (IaaS, PaaS, and SaaS). In this dissertation, I provide two major contributions implemented on top of the OCCIware approach. First, I propose an approach based on reverse-engineering to extract knowledge from the ambiguous textual documentation of cloud APIs and to enhance its representation using MDE techniques. This approach is applied to Google Cloud Platform (GCP), where I provide GCP Model, a precise model-driven specification for GCP. GCP Model is automatically inferred from GCP textual documentation, conforms to the OCCIware Metamodel and is implemented within OCCIware Studio. It allows one to perform qualitative and quantitative analysis of the GCP documentation. Second, I propose in particular the fclouds framework to achieve semantic interoperability in multi-clouds, i.e., to identify the common concepts between cloud APIs and to reason over them. The fclouds language is a formalization of OCCI concepts and operational semantics in Alloy formal specification language. To demonstrate the effectiveness of the fclouds language, I formally specify thirteen case studies and verify their properties. Then, thanks to formal transformation rules and equivalence properties, I draw a precise alignment between my case studies, which promotes semantic interoperability in multi-clouds.; Ces dernières années, l'informatique multi-nuages, qui vise à combiner différentes offres ou à migrer des applications entre différents fournisseurs de services en nuage, est devenue une tendance majeure. Les multi-nuages améliorent les performances et les coûts des applications hébergées dans les nuages et garantissent leur résilience en cas de panne. Mais avec l'avènement de l'informatique en nuage, différents fournisseurs offrant des services en nuage (calcul, stockage, réseau, applications, etc.) et des interfaces de programmation d'applications (APIs) hétérogènes sont apparus. Cette hétérogénéité complique la mise en œuvre d'un système de multi-nuages interopérable.Plusieurs solutions pour l'interopérabilité de multi-nuages ont été développées pour relever ce défi. Parmi ces solutions, l'Ingénierie Dirigée par les Modèles (IDM) s'est révélée très avantageuse et constitue la méthodologie la plus largement adoptée pour monter en abstraction et masquer l'hétérogénéité du nuage. Cependant, la plupart des solutions IDM existantes pour le l'informatique en nuage restent concentrées sur la conception des nuages sans automatiser les aspects de déploiement et de gestion, et ne couvrent pas tous les services en nuage. De plus, les solutions IDM ne sont pas toujours représentatives des APIs de nuages et manquent de formalisation.Pour remédier à ces limitations, je présente dans cette thèse une approche basée sur le standard Open Cloud Computing Interface (OCCI), les approches IDM et les méthodes formelles. OCCI est le seul standard ouvert qui décrit tout type de ressources de nuages. L'IDM est utilisée pour concevoir, valider, générer et superviser des ressources de nuage. Les méthodes formelles sont utilisées pour raisonner efficacement sur la structure et le comportement des ressources de nuage encodées, à l'aide d'un vérificateur de modèle analysant leurs propriétés.Cette recherche a lieu dans le contexte du projet OCCIware, qui fournit OCCIware Studio, la première chaîne d'outils pilotée par les modèles pour OCCI. OCCIware Studio est associé à OCCIware Runtime, le premier environnement d'exécution générique pour les artefacts OCCI ciblant tous les modèles de service de nuages (IaaS, PaaS et SaaS). Dans cette thèse, je fournis en particulier deux contributions majeures qui sont mises en œuvre en se basant sur l'approche OCCIware. Premièrement, je propose une approche basée sur la rétro-ingénierie pour extraire des connaissances des documentations textuelles ambigües des APIs de nuages et améliorer leur représentation à l'aide des techniques IDM. Cette approche est appliquée à Google Cloud Platform (GCP), où je propose GCP Model, une spécification précise et basée sur les modèles pour GCP. GCP Model est automatiquement déduit de la documentation textuelle de GCP, est conforme à OCCIware Metamodel et est implémenté dans OCCIware Studio. Il permet d'effectuer des analyses qualitatives et quantitatives de la documentation de GCP. Deuxièmement, je propose le cadre fclouds pour assurer une interopérabilité sémantique entre plusieurs nuages, i.e., pour identifier les concepts communs entre les APIs de nuages et raisonner dessus. Le langage fclouds est une formalisation des concepts et de la sémantique opérationnelle d'OCCI en employant le langage de spécification formel Alloy. Pour démontrer l'efficacité du langage fclouds, je spécifie formellement treize APIs et en vérifie les propriétés. Ensuite, grâce aux règles de transformation formelles et aux propriétés d'équivalence, je peux tracer un alignement précis entre mes études de cas, ce qui favorise l'interopérabilité sémantique dans un système de multi-nuages.

Nowadays, companies face more and more the problem of managing, maintaining, evolving or replacing their existing software systems. Reverse Engineering is the required phase of obtaining various representations of these systems to provide a better comprehension of their purposes/states.Model Driven Engineering (MDE) is a Software Engineering paradigm relying on intensive model creation, manipulation and use within design, development, deployment, integration, maintenance and evolution tasks. Model Driven Reverse Engineering (MDRE) has been proposed to enhance traditional Reverse Engineering approaches via the application of MDE. It aims at obtaining models from an existing system according to various aspects, and then possibly federating them via coherent views for further comprehension.However, existing solutions are limited as they quite often rely on case-specific integrations of different tools. Moreover, they can sometimes be (very) heterogeneous which may hinder their practical deployments. Generic and extensible solutions are still missing for MDRE to be combined with model view / federation capabilities.In this thesis, we propose to rely on two complementary, generic and extensible model-based approaches and their Eclipse/EMF-based implementations in open source: (i) To facilitate the elaboration of MDRE solutions in many different contexts, by obtaining different kinds of models from existing systems (e.g. their source code, data). (ii) To specify, build and manipulate views federating different models (e.g. resulting from MDRE) according to comprehension objectives (e.g. for different stakeholders).; De nos jours, les entreprises font souvent face à des problèmes de gestion, maintenance, évolution ou remplacement de leurs systèmes logiciel existants. La Rétro-Ingénierie est la phase requise d'obtention de diverses représentations de ces systèmes pour une meilleure compréhension de leurs buts/états.L'Ingénierie Dirigée par les Modèles (IDM) est un paradigme du Génie Logiciel reposant sur la création, manipulation et utilisation intensive de modèles dans les tâches de conception, développement, déploiement, intégration, maintenance et évolution. La Rétro-Ingénierie Dirigée par les Modèles (RIDM) a été proposée afin d'améliorer les approches de Rétro-Ingénierie traditionnelles. Elle vise à obtenir des modèles à partir d'un système existant, puis à les fédérer via des vues cohérentes pour une meilleure compréhension.Cependant, les solutions existantes sont limitées car étant souvent des intégrations spécifiques d'outils. Elles peuvent aussi être (très) hétérogènes, entravant ainsi leurs déploiements. Il manque donc de solutions pour que la RIDM puisse être combinée avec des capacités de vue / fédération de modèles.Dans cette thèse, nous proposons deux approches complémentaires, génériques et extensibles basées sur les modèles ainsi que leurs implémentations en open source basées sur Eclipse-EMF: (i) Pour faciliter l'élaboration de solutions de RIDM dans des contextes variés, en obtenant différents types de modèles à partir de systèmes existants (e.g. leurs codes source, données). (ii) Pour spécifier, construire et manipuler des vues fédérant différents modèles (e.g. résultant de la RIDM) selon des objectifs de compréhension (e.g. pour diverses parties prenantes).

Nowadays, companies face more and more the problem of managing, maintaining, evolving or replacing their existing software systems. Reverse Engineering is the required phase of obtaining various representations of these systems to provide a better comprehension of their purposes/states.Model Driven Engineering (MDE) is a Software Engineering paradigm relying on intensive model creation, manipulation and use within design, development, deployment, integration, maintenance and evolution tasks. Model Driven Reverse Engineering (MDRE) has been proposed to enhance traditional Reverse Engineering approaches via the application of MDE. It aims at obtaining models from an existing system according to various aspects, and then possibly federating them via coherent views for further comprehension.However, existing solutions are limited as they quite often rely on case-specific integrations of different tools. Moreover, they can sometimes be (very) heterogeneous which may hinder their practical deployments. Generic and extensible solutions are still missing for MDRE to be combined with model view / federation capabilities.In this thesis, we propose to rely on two complementary, generic and extensible model-based approaches and their Eclipse/EMF-based implementations in open source: (i) To facilitate the elaboration of MDRE solutions in many different contexts, by obtaining different kinds of models from existing systems (e.g. their source code, data). (ii) To specify, build and manipulate views federating different models (e.g. resulting from MDRE) according to comprehension objectives (e.g. for different stakeholders).; De nos jours, les entreprises font souvent face à des problèmes de gestion, maintenance, évolution ou remplacement de leurs systèmes logiciel existants. La Rétro-Ingénierie est la phase requise d'obtention de diverses représentations de ces systèmes pour une meilleure compréhension de leurs buts/états.L'Ingénierie Dirigée par les Modèles (IDM) est un paradigme du Génie Logiciel reposant sur la création, manipulation et utilisation intensive de modèles dans les tâches de conception, développement, déploiement, intégration, maintenance et évolution. La Rétro-Ingénierie Dirigée par les Modèles (RIDM) a été proposée afin d'améliorer les approches de Rétro-Ingénierie traditionnelles. Elle vise à obtenir des modèles à partir d'un système existant, puis à les fédérer via des vues cohérentes pour une meilleure compréhension.Cependant, les solutions existantes sont limitées car étant souvent des intégrations spécifiques d'outils. Elles peuvent aussi être (très) hétérogènes, entravant ainsi leurs déploiements. Il manque donc de solutions pour que la RIDM puisse être combinée avec des capacités de vue / fédération de modèles.Dans cette thèse, nous proposons deux approches complémentaires, génériques et extensibles basées sur les modèles ainsi que leurs implémentations en open source basées sur Eclipse-EMF: (i) Pour faciliter l'élaboration de solutions de RIDM dans des contextes variés, en obtenant différents types de modèles à partir de systèmes existants (e.g. leurs codes source, données). (ii) Pour spécifier, construire et manipuler des vues fédérant différents modèles (e.g. résultant de la RIDM) selon des objectifs de compréhension (e.g. pour diverses parties prenantes).

Over the last decade, the information technology and industrial infrastructures have evolved from containing monolithic systems to heterogeneous, autonomous, and widely distributed systems. Most systems cannot coexist while completely isolated and need to share their data in order to increase business productivity. In fact, we are moving towards larger complex systems where millions of systems and applications need to be integrated. Thus, the requirement of an inexpensive and fast interoperability solution becomes an essential need. The existing solutions today impose standards or middleware to handle this issue. However, these solutions are not sufficient and often require specific ad-hoc developments. Thus, this work proposes the study and the development of a generic, modular, agnostic and extensible interoperability architecture based on modeling principles and software engineering aspects. It aims to promote interoperability and data exchange between heterogeneous systems in real time without requiring systems to comply with specific standards or technologies. The industrial use cases for this work takes place in the context of the French gas distribution network. The theoretical and empirical validation of our proposal corroborates assumptions that the interoperability between heterogeneous systems can be achieved by using the aspects of separation of concerns and model-driven engineering. The cost and time to promote the interoperability are also reduced by promoting the characteristics of re-usability and extensibility.; Durant les dix dernières années, l'infrastructure informatique et l'infrastructure industrielle ont évolué de manière à passer de systèmes monolithiques à des systèmes hétérogènes, autonomes et largement distribués. Tous les systèmes ne peuvent pas coexister de manière isolée et exigent que leurs données soient partagées de manière à accroître la productivité de l'entreprise. En fait, nous progressons vers des systèmes complexes plus vastes où des millions des systèmes doivent être intégrés. Ainsi, l'exigence d'une solution d'interopérabilité peu coûteuse et rapide devient un besoin essentiel. Aujourd'hui, les solutions imposent les normes ou les middlewares pour gérer cette problématique. Cependant, ces solutions ne sont pas suffisantes et nécessitent souvent des développements ad-hoc spécifiques. Ainsi, ce travail propose l'étude et le développement d'une architecture d'interopérabilité générique, modulaire, agnostique et extensible basée sur des principes de l'architecture dirigée par les modèles et les concepts de la séparation de préoccupations. Il vise à promouvoir l'interopérabilité et l'échange de données entre les systèmes hétérogènes en temps réels sans obliger les systèmes à se conformer à des normes ou technologies spécifiques. La proposition s'applique à des cas d'usages industriels dans le contexte de réseau de distribution de gaz français. La validation théorique et empirique de notre proposition corrobore note hypothèses que l'interopérabilité entre les systèmes hétérogènes peut être atteinte en utilisant les concepts de la séparation de préoccupations et de l'ingénierie dirigée par les modèles et que le coût et le temps pour promouvoir l'interopérabilité est réduit en favorisant les caractéristiques de la réutilisabilité et de l'extensibilité.

Over the last decade, the information technology and industrial infrastructures have evolved from containing monolithic systems to heterogeneous, autonomous, and widely distributed systems. Most systems cannot coexist while completely isolated and need to share their data in order to increase business productivity. In fact, we are moving towards larger complex systems where millions of systems and applications need to be integrated. Thus, the requirement of an inexpensive and fast interoperability solution becomes an essential need. The existing solutions today impose standards or middleware to handle this issue. However, these solutions are not sufficient and often require specific ad-hoc developments. Thus, this work proposes the study and the development of a generic, modular, agnostic and extensible interoperability architecture based on modeling principles and software engineering aspects. It aims to promote interoperability and data exchange between heterogeneous systems in real time without requiring systems to comply with specific standards or technologies. The industrial use cases for this work takes place in the context of the French gas distribution network. The theoretical and empirical validation of our proposal corroborates assumptions that the interoperability between heterogeneous systems can be achieved by using the aspects of separation of concerns and model-driven engineering. The cost and time to promote the interoperability are also reduced by promoting the characteristics of re-usability and extensibility.; Durant les dix dernières années, l'infrastructure informatique et l'infrastructure industrielle ont évolué de manière à passer de systèmes monolithiques à des systèmes hétérogènes, autonomes et largement distribués. Tous les systèmes ne peuvent pas coexister de manière isolée et exigent que leurs données soient partagées de manière à accroître la productivité de l'entreprise. En fait, nous progressons vers des systèmes complexes plus vastes où des millions des systèmes doivent être intégrés. Ainsi, l'exigence d'une solution d'interopérabilité peu coûteuse et rapide devient un besoin essentiel. Aujourd'hui, les solutions imposent les normes ou les middlewares pour gérer cette problématique. Cependant, ces solutions ne sont pas suffisantes et nécessitent souvent des développements ad-hoc spécifiques. Ainsi, ce travail propose l'étude et le développement d'une architecture d'interopérabilité générique, modulaire, agnostique et extensible basée sur des principes de l'architecture dirigée par les modèles et les concepts de la séparation de préoccupations. Il vise à promouvoir l'interopérabilité et l'échange de données entre les systèmes hétérogènes en temps réels sans obliger les systèmes à se conformer à des normes ou technologies spécifiques. La proposition s'applique à des cas d'usages industriels dans le contexte de réseau de distribution de gaz français. La validation théorique et empirique de notre proposition corrobore note hypothèses que l'interopérabilité entre les systèmes hétérogènes peut être atteinte en utilisant les concepts de la séparation de préoccupations et de l'ingénierie dirigée par les modèles et que le coût et le temps pour promouvoir l'interopérabilité est réduit en favorisant les caractéristiques de la réutilisabilité et de l'extensibilité.

Recently, cloud computing has been gaining more popularity and has received a great deal of attention from both industrial and academic worlds. Industries and application providers have moved or plan to move to clouds in order to focus on their core business. This frees them from the burden and cost of managing their physical servers in local data center infrastructures. However, the main factor motivating the use of cloud computing is its ability to provide resources according to the customer’s needs or what is referred to as elastic provisioning and de-provisioning. Therefore, elasticity is one of the key features in cloud computing that dynamically adjusts the amount of allocated resources to meet changes in workload demands.The workload of cloud applications usually varies drastically over time and hence maintaining sufficient resources to meet peak requirements can be costly, and will increase the application provider’s functional cost. Conversely, if providers cut the costs by maintaining only minimum computing resources, there will not be sufficient resources to meet peak requirements and cause bad performance, violating Service Level Agreement (SLA). Therefore, adapting cloud applications during their execution according to demand variation is a challenging task. In addition, cloud elasticity is diverse and heterogeneous because it encompasses different approaches, policies, purposes, and applications. Furthermore, elasticity can be applied at the infrastructure level or application level. The infrastructure is powered by a certain virtualization technology such as VMware, Xen, containers or a provider-specific virtualization platform. We are interested in investigating: How to overcome the problem of over-provisioning and under-provisioning? How to guaranty resource availability? How to overcome the problems of heterogeneity and resource granularity? How to standardize, unify elasticity solutions and model its diversity at a high level of abstraction to manage its different aspects?In this thesis, we solved such challenges and we investigated all the aspects of elasticity to manage efficiently the resources provisioning and de-provisioning in cloud computing.It extended the state-of-the-art by making the following three contributions. Firstly, an up-to-date state-of-the-art of the cloud elasticity which reviews different works related to elasticity for both Virtual Machines (VMs) and containers. Secondly, ElasticDocker, an approach to manage container elasticity including vertical elasticity, live migration, and elasticity combination between different virtualization techniques. Thirdly, Model-Driven Elasticity Management with OCCI (MoDEMO), a new unified, standard-based, model-driven, highly extensible, highly reconfigurable elasticity management framework that supports multiple elasticity policies, both vertical and horizontal elasticities, different virtualization techniques and multiple cloud providers.; Récemment, le cloud computing a gagné beaucoup de popularité et a reçu beaucoup d'attention des deux mondes, industriel et académique, puisque cela les libère de la charge et le coût de la gestion de centres de données locaux. Toutefois, le principal facteur motivant l'utilisation du cloud est sa capacité à fournir des ressources en fonction des besoins du client. Ce concept est appelé l’élasticité. Adapter les applications cloud lors de leur exécution en fonction des variations de la demande est un grand défi. En outre, l'élasticité de cloud est diverse et hétérogène car elle englobe différentes approches, stratégies, objectifs, etc. Nous sommes intéressés à étudier: Comment résoudre le problème de sur/sous-approvisionnement? Comment garantir la disponibilité des ressources? Comment surmonter les problèmes d'hétérogénéité et de granularité des ressources? Comment standardiser, unifier les solutions d'élasticité et de modéliser sa diversité à un haut niveau d'abstraction? Dans cette thèse, trois majeures contributions ont été proposées: Tout d’abord, un état de l’art à jour de l’élasticité du cloud; cet état de l’art passe en revue les différents travaux relatifs à l’élasticité des machines virtuelles et des conteneurs. Deuxièmement, ElasticDocker, une approche permettant de gérer l’élasticité des conteneurs, notamment l’élasticité verticale, la migration et l’élasticité combinée. Troisièmement, MoDEMO, un nouveau cadre de gestion d'élasticité unifié, basé sur un standard, dirigé par les modèles, hautement extensible et reconfigurable, supportant plusieurs stratégies, différents types d’élasticité, différentes techniques de virtualisation et plusieurs fournisseurs de cloud.