Programmation par contraintes sur les flux de données

We study the generalization of constraint programming on variables finite domains with variable flow. On the one hand, the flow of concepts, infinite sequences and infinite words have been the subject of numerous studies, and a goal is to achieve a state of the art covering language theory, classical and temporal logics as well as many related formalisms. The reconciliation performed with temporal logics is a first step towards unification formalisms on flows and temporal logics being themselves many, we establish a classification of these will allow the extrapolation of contributions to other contexts. The second objective is to identify the elements of these formalisms that allow the processing of satisfaction problems with the techniques of constraint programming on finite domain variables. Compared to the expressiveness of temporal logic, that of our formalism is more limited. This is due to the fact that constraint programming allows only the conjunction of constraints and requires integrating the disjunction in the notion of constraint propagator. Our formalism allows a gain in conciseness and reuse of the concept of propagator. The issue of generalization to more expressive logics is left open.Nous étudions la généralisation de la programmation par contraintes sur les variables à domaines finis aux variables flux. D'une part, les concepts de flux, de séquences infinies et de mots infinis ont fait l'objet de nombreux travaux, et un objectif consiste à réaliser un état de l'art qui couvre la théorie des langages, les logiques classiques et temporelles, ainsi que les nombreux formalismes apparentés. Le rapprochement effectué avec les logiques temporelles est un premier pas vers l'unification des formalismes sur les flux, et les logiques temporelles étant elles-même nombreuses, nous établissons une classification de celles-ci qui permettra l'extrapolation des contributions à d'autres contextes. Le second objectif consiste à identifier les éléments de ces formalismes qui permettent le traitement des problèmes de satisfaction avec les techniques de la programmation par contraintes sur les variables à domaines finis. Comparée à l'expressivité des logiques temporelles, celle de notre formalisme est plus limitée. Ceci est dû au fait que la programmation par contraintes ne permet que la conjonction de contraintes, et impose d'intégrer la disjonction dans la notion de propagateur de contraintes. Notre formalisme permet un gain en concision et la réutilisation de la notion de propagateur. La question de la généralisation à des logiques plus expressives est laissée ouverte

Décidabilité et Complexité

International audienceL'informatique fondamentale est un vaste sujet, comme en témoignent les 2 283 et 3 176 pages des "Handbooks" (228; 1). Couvrir en quelques dizaines de pages, l'ensemble de l'in- formatique nous a semblé une entreprise hors de notre portée. De ce fait, nous nous sommes concentrés sur la notion de calcul, sujet qui reflète le goût et la passion des auteurs de ce chapitre. La notion de calcul est omniprésente et aussi ancienne que les mathématiques

ScaleSem (model checking et web sémantique)

Le développement croissant des réseaux et en particulier l'Internet a considérablement développé l'écart entre les systèmes d'information hétérogènes. En faisant une analyse sur les études de l'interopérabilité des systèmes d'information hétérogènes, nous découvrons que tous les travaux dans ce domaine tendent à la résolution des problèmes de l'hétérogénéité sémantique. Le W3C (World Wide Web Consortium) propose des normes pour représenter la sémantique par l'ontologie. L'ontologie est en train de devenir un support incontournable pour l'interopérabilité des systèmes d'information et en particulier dans la sémantique. La structure de l'ontologie est une combinaison de concepts, propriétés et relations. Cette combinaison est aussi appelée un graphe sémantique. Plusieurs langages ont été développés dans le cadre du Web sémantique et la plupart de ces langages utilisent la syntaxe XML (eXtensible Meta Language). Les langages OWL (Ontology Web Language) et RDF (Resource Description Framework) sont les langages les plus importants du web sémantique, ils sont basés sur XML.Le RDF est la première norme du W3C pour l'enrichissement des ressources sur le Web avec des descriptions détaillées et il augmente la facilité de traitement automatique des ressources Web. Les descriptions peuvent être des caractéristiques des ressources, telles que l'auteur ou le contenu d'un site web. Ces descriptions sont des métadonnées. Enrichir le Web avec des métadonnées permet le développement de ce qu'on appelle le Web Sémantique. Le RDF est aussi utilisé pour représenter les graphes sémantiques correspondant à une modélisation des connaissances spécifiques. Les fichiers RDF sont généralement stockés dans une base de données relationnelle et manipulés en utilisant le langage SQL ou les langages dérivés comme SPARQL. Malheureusement, cette solution, bien adaptée pour les petits graphes RDF n'est pas bien adaptée pour les grands graphes RDF. Ces graphes évoluent rapidement et leur adaptation au changement peut faire apparaître des incohérences. Conduire l application des changements tout en maintenant la cohérence des graphes sémantiques est une tâche cruciale et coûteuse en termes de temps et de complexité. Un processus automatisé est donc essentiel. Pour ces graphes RDF de grande taille, nous suggérons une nouvelle façon en utilisant la vérification formelle Le Model checking .Le Model checking est une technique de vérification qui explore tous les états possibles du système. De cette manière, on peut montrer qu un modèle d un système donné satisfait une propriété donnée. Cette thèse apporte une nouvelle méthode de vérification et d interrogation de graphes sémantiques. Nous proposons une approche nommé ScaleSem qui consiste à transformer les graphes sémantiques en graphes compréhensibles par le model checker (l outil de vérification de la méthode Model checking). Il est nécessaire d avoir des outils logiciels permettant de réaliser la traduction d un graphe décrit dans un formalisme vers le même graphe (ou une adaptation) décrit dans un autre formalismeThe increasing development of networks and especially the Internet has greatly expanded the gap between heterogeneous information systems. In a review of studies of interoperability of heterogeneous information systems, we find that all the work in this area tends to be in solving the problems of semantic heterogeneity. The W3C (World Wide Web Consortium) standards proposed to represent the semantic ontology. Ontology is becoming an indispensable support for interoperability of information systems, and in particular the semantics. The structure of the ontology is a combination of concepts, properties and relations. This combination is also called a semantic graph. Several languages have been developed in the context of the Semantic Web. Most of these languages use syntax XML (eXtensible Meta Language). The OWL (Ontology Web Language) and RDF (Resource Description Framework) are the most important languages of the Semantic Web, and are based on XML.RDF is the first W3C standard for enriching resources on the Web with detailed descriptions, and increases the facility of automatic processing of Web resources. Descriptions may be characteristics of resources, such as the author or the content of a website. These descriptions are metadata. Enriching the Web with metadata allows the development of the so-called Semantic Web. RDF is used to represent semantic graphs corresponding to a specific knowledge modeling. RDF files are typically stored in a relational database and manipulated using SQL, or derived languages such as SPARQL. This solution is well suited for small RDF graphs, but is unfortunately not well suited for large RDF graphs. These graphs are rapidly evolving, and adapting them to change may reveal inconsistencies. Driving the implementation of changes while maintaining the consistency of a semantic graph is a crucial task, and costly in terms of time and complexity. An automated process is essential. For these large RDF graphs, we propose a new way using formal verification entitled "Model Checking".Model Checking is a verification technique that explores all possible states of the system. In this way, we can show that a model of a given system satisfies a given property. This thesis provides a new method for checking and querying semantic graphs. We propose an approach called ScaleSem which transforms semantic graphs into graphs understood by the Model Checker (The verification Tool of the Model Checking method). It is necessary to have software tools to perform the translation of a graph described in a certain formalism into the same graph (or adaptation) described in another formalismDIJON-BU Doc.électronique (212319901) / SudocSudocFranceF

Quelques contributions en logique mathématique et en théorie des automates

This work deals mainly with automata theory, mathematical logic and their applications. In the first part, we use finite automata to prove the automaticity of several logical structures over finite words written in a countable infinite alphabet. These structures involve predicates like ≺, "clone" and "diff", where x ≺ y holds if x is a strict prefix of y, clone(x) holds when the two last letters of x are equal, and diff(x) holds when all letters of x are pairwise distinct. The automaticity results allow to deduce the decidability of logical theories associated with these structures. Other related decidability/undecidability results are obtained by logical interpretation. In the second part, we generalize the concept of Common Follow Sets of a regular expression to homogeneous finite automata. Based on this concept and a particular class of binary trees, we devise an efficient algorithm to reduce/minimize the number of transitions of triangular automata. On the one hand, we prove that the produced reduced automaton is asymptotically minimal, in the sense that for an automaton with n states, the number of transitions in the reduced automaton is equivalent to n(log₂ n)², which corresponds at the same time to the upper and the lower known bounds. On the other hand, experiments reveal that for small values of n, all minimal automata are exactly those obtained by our reduction, which lead us to conjecture that our construction is not only a reduction but a minimization. In the last part, we present an experimental study on the use of special automata on partial words for the approximate pattern matching problem in dictionaries. Despite exponential theoretical time and space upper bounds, our experiments show that, in many practical cases, these automata have a linear size and allow a linear search timeLes problèmes traités et les résultats obtenus dans ce travail s'inscrivent essentiellement dans le domaine de la théorie des automates, la logique mathématique et leurs applications. Dans un premier temps on utilise les automates finis pour démontrer l'automaticité de plusieurs structures logiques sur des mots finis écrits dans un alphabet infini dénombrable. Ceci nous permet de déduire la décidabilité des théories logiques associées à ces structures. On a considéré par exemple la structure S=(Σ∗;≺,clone) où Σ∗ désigne l'ensemble des mots finis sur l'alphabet infini dénombrable Σ, ≺ désigne la relation de préfixe et "clone" désigne le prédicat qui est vrai pour un mot se terminant par deux lettres identiques. On a démontré l'automaticité de la structure S et la décidabilité de sa théorie du premier ordre et de sa théorie monadique du second ordre. On a aussi considéré des extensions de la structure S obtenues en ajoutant des prédicats comme ∼ qui est vrai pour deux mots de même longueur. Nous avons en particulier démontré la M-automaticité de la structure (Σ∗;≺,clone,∼), d'où la décidabilité de sa théorie du premier ordre. On a par ailleurs étudié des structures qui comportent le prédicat "diff" qui est vrai pour un mot dont les lettres sont toutes distinctes. En particulier on a démontré l'automaticité de la structure D=(Σ∗;≺,clone,diff) et la décidabilité de sa théorie du premier ordre et de sa théorie monadique du second ordre. On a également obtenu, par interprétation logique, des résultats de décidabilité et des résultats d'indécidabilité pour plusieurs variantes des structures S et D, ainsi que pour des familles de structures appelées structure d'applications exclusives et structure de décomposition. Dans un deuxième temps on s'est intéressé au problème de la réduction du nombre de transitions dans les automates finis. On a commencé par étendre le concept de Common Follow Sets d'une expression régulière aux automates finis homogènes. On a montré comment établir une liaison assez directe entre des systèmes de CFS spécifiques et les arbres binaires complets. Ce lien est prouvé en utilisant un objet combinatoire appelé triangle d'Ératosthène - Pascal. Cette correspondance permet de transformer la valeur qui nous intéresse (le nombre de transitions) en une valeur assez naturelle associée aux arbres (le poids d'un arbre). En effet, construire un automate ayant un minimum de transitions revient à trouver un arbre de poids minimal. On a montré, d'une part, que ce nombre de transitions est asymptotiquement équivalent à n(log₂ n)² (la borne inférieure). D'autre part, les tests expérimentaux montrent que pour les petites valeurs de n, les automates minimaux en nombre de transitions coïncident (en nombre et en taille) avec ceux obtenus par notre construction. Cela nous mène à suggérer que notre réduction est finalement une minimisation pour les automates triangulaires. Dans un dernier temps on a présenté une étude expérimentale concernant l'application des automates à trous dans le domaine de la recherche approchée de motif dans les dictionnaires de mots. Contrairement aux complexités théoriques, temps de recherche et espace de stockage exponentiels, nos expérimentations montrent la linéarité de l'automate à trou

Automates cellulaires non-uniformes

This thesis introduces a new dynamical system which generalizes the cellular automata (CA) : non-uniform cellular automata (nuCA). The nuCAs are obtained by relaxing the spatial uniformity of the local rule of CAs. The global rule is now given by a distribution of local rules. Several classes of nuCAs are defined with respect to restrictions on the distributions. Firstly, nuCAs are used to modelize structural perturbations on CAs. This allows to study the resiliency of CAs in this field. Secondly, the new model is studied for itself. In particular, a characterization of rules distributions inducing some properties (number conserving, surjectivity, injectivity, equicontinuity, ...) are given.Cette thèse introduit un nouveau système dynamique qui généralise les automates cellulaires classiques (CA) : les automates cellulaires non-uniformes (nuCA). Les nuCA sont obtenus en relaxant l'uniformité spatiale de la règle local d'un automate cellulaire, la règle globale est alors obtenu par une distribution de règles locales. Plusieurs classes de nuCA sont identifiées en fonction de restrictions sur les distributions. Dans un premier temps, les nuCA sont utilisés pour modéliser des perturbations structurelles d'un CA. Cette approche permet d'étudier la résilience des CA dans ce cadre. Dans un deuxième temps, le nouveau modèle est étudié pour lui-même. En particulier, des caractérisations sont données sur les distributions de règles qui engendrent certaines propriétés (conservation du nombre, surjectivité, injectivité, équicontinuité, ...)

Synthèse de superviseurs pour des systèmes à événements discrets partiellement observés

Systèmes à événements discrets : définitions et notions de base -- La théorie des automates et des langages formels -- La théorie Ramadge-Wonham -- Observations partielles -- Supervision répartie -- Commande des séquences infinis générées par les systèmes à événements discrets -- Les w-langages -- Les automates finis sur mots infinis -- Les SÉDs sur mots infinis -- Supervision des séquences infinies d'événements générées par les SÉDs partiellement observés -- Supervision des SÉDs contrôlés -- Modélisation des événements non observables -- Synthèse de superviseurs sous observations partielles -- Synthèse de superviseurs répartis

Mécanismes d'introspection pour la vérification semi-formelle de modèles au niveau système

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

Programmer avec des tuiles musicales: le T-calcul en Euterpea

International audienceEuterpea est un langage de programmation dédié à la création et à la manipulation de contenus media temporisés - son, musique, animations, vidéo, etc... Il est enchassé dans un langage de programmation fonctionnelle avec typage polymorphe: Haskell. Il hérite ainsi de toute la souplesse et la robustesse d'un langage de programmation moderne. Le T-calcul est une proposition abstraite de modélisation temporelle qui, à travers une seule opération de composition: le produit tuilé, permet tout à la fois la composition séquentielle et la composition parallèle de contenus temporisés. En présentant ici une intégration du T-calcul dans le language Euterpea, nous réalisons un outil qui devrait permettre d'évaluer la puissance métaphorique du tuilage temporel combinée avec la puissance programmatique du langage Euterpea

La linguistique au contact de l'informatique : de la construction des grammaires aux grammaires de construction

National audienceLes auteurs proposent un essai d'histoire rationnelle d'un aspect du programme génératif dans sa relation à l'informatique, celui qui va de la définition de la notion de grammaire par Chomsky, et en particulier de la caractérisation mathématique des grammaires possibles (la linguistique algébrique), à la conception de grammaires multidimensionnelles qui trouvent dans les systèmes de représentation des connaissances leur fondation formelle. Les auteurs distinguent trois moments : (a) l'émergence du programme génératif et de la notion de grammaire générative ; (b) le mouvement de réforme qui se cristallise dans le refus de la forme transformationnelle de la grammaire et qui voit l'invention de nombreux nouveaux formalismes qui auront tous la caractéristique d'être déclaratifs ; (c) le développement des grammaires multidimensionnelles qui sont chargées d'intégrer les analyses des dimensions formelles (syntaxe et phonologie) et non formelles (sémantique, pragmatique) des langues

Contributions à la théorie des modèles finis et à la complexité descriptive

This work is a contribution to the logical description of some classes of languages, i.e. in the scope of descriptive complexityCe travail a comme ambition de contribuer à la caractérisation logique de certainesclasses de langages, c'est-à-dire à la discipline appelée complexité descriptive