Représentation et vérification d’un environnement intelligent à partir de spécifications utilisateur en langage naturel

International audienceAujourd'hui des capteurs et actionneurs associés à des périphériques de contrôle peuvent être installés n'importe où, notamment dans nos maisons, créant des environnements intelligents. Notre objectif est de permettre à un utilisateur de configurer son propre environne-ment intelligent en décrivant ses besoins, i.e. les règles de comportement de l'environnement, en langage naturel (LN). Nous explorons les possibilités offertes par une ontologie formelle pour faire le lien entre spécifications en LN et spécifications formelles. L'analyse des spécifications LN permet l'instanciation automatique de l'ontologie afin qu'elle représente le comportement décrit par l'utilisateur. Les règles de comportement représentées sont alors traduites en spécifi-cations Maude, afin de compléter les vérifications possibles sous OWL. Nous montrons que tout au long de ce processus de formalisation, il est possible de vérifier la complétude, la cohérence et la conformité des exigences spécifiées et de maintenir une traçabilité entre spécification LN et spécifications formelles autorisant un retour précis à l'utilisateur. ABSTRACT. Nowadays sensors and actuators associated with control devices can be installed anywhere, as in our homes creating smart environments. Our goal is to allow a user to configure her own smart environment by describing her needs, i.e. the environment behavioral rules, in natural language (NL). We explore the possibilities offered by an ontology, to transform NL specifications into formal specifications. Analysis of user requirements allows us an automatic instantiation of the ontology so that it represents the behavior described by the user. The represented behavioral rules are then translated into Maude specifications to complement ve-rifications realized in OWL. We show that throughout this formalization process, it is possible to check the completeness, the consistency and the conformity of the specified requirements and maintain traceability between NL requirements and formal specifications to allow a precise feedback to the user. MOTS-CLÉS : environnement intelligent, ontologie, spécifications, vérification formelle

Des spécifications en langage naturel aux spécifications formelles via une ontologie comme modèle pivot

Le développement d'un système a pour objectif de répondre à des exigences. Aussi, le succès de sa réalisation repose en grande partie sur la phase de spécification des exigences qui a pour vocation de décrire de manière précise et non ambiguë toutes les caractéristiques du système à développer.Les spécifications d'exigences sont le résultat d'une analyse des besoins faisant intervenir différentes parties. Elles sont généralement rédigées en langage naturel (LN) pour une plus large compréhension, ce qui peut mener à diverses interprétations, car les textes en LN peuvent contenir des ambiguïtés sémantiques ou des informations implicites. Il n'est donc pas aisé de spécifier un ensemble complet et cohérent d'exigences. D'où la nécessité d'une vérification formelle des spécifications résultats.Les spécifications LN ne sont pas considérées comme formelles et ne permettent pas l'application directe de méthodes vérification formelles.Ce constat mène à la nécessité de transformer les spécifications LN en spécifications formelles.C'est dans ce contexte que s'inscrit cette thèse.La difficulté principale d'une telle transformation réside dans l'ampleur du fossé entre spécifications LN et spécifications formelles.L'objectif de mon travail de thèse est de proposer une approche permettant de vérifier automatiquement des spécifications d'exigences utilisateur, écrites en langage naturel et décrivant le comportement d'un système.Pour cela, nous avons exploré les possibilités offertes par un modèle de représentation fondé sur un formalisme logique.Nos contributions portent essentiellement sur trois propositions :1) une ontologie en OWL-DL fondée sur les logiques de description, comme modèle de représentation pivot permettant de faire le lien entre spécifications en langage naturel et spécifications formelles; 2) une approche d'instanciation du modèle de représentation pivot, fondée sur une analyse dirigée par la sémantique de l'ontologie, permettant de passer automatiquement des spécifications en langage naturel à leur représentation conceptuelle; et 3) une approche exploitant le formalisme logique de l'ontologie, pour permettre un passage automatique du modèle de représentation pivot vers un langage de spécifications formelles nommé Maude.The main objective of system development is to address requirements. As such, success in its realisation is highly dependent on a requirement specification phase which aims to describe precisely and unambiguously all the characteristics of the system that should be developed. In order to arrive at a set of requirements, a user needs analysis is carried out which involves different parties (stakeholders). The system requirements are generally written in natural language to garantuee a wider understanding. However, since NL texts can contain semantic ambiguities, implicit information, or other inconsistenties, this can lead to diverse interpretations. Hence, it is not easy to specify a set of complete and consistent requirements, and therefore, the specified requirements must be formally checked. Specifications written in NL are not considered to be formal and do not allow for a direct application of formal methods. We must therefore transform NL requirements into formal specifications. The work presented in this thesis was carried out in this framework. The main difficulty of such transformation is the gap between NL requirements and formal specifications. The objective of this work is to propose an approach for an automatic verification of user requirements which are written in natural language and describe a system's expected behaviour. Our approach uses the potential offered by a representation model based on a logical formalism. Our contribution has three main aspects: 1) an OWL-DL ontology based on description logic, used as a pivot representation model that serves as a link between NL requirements to formal specifications; 2) an approach for the instantiation of the pivot ontology, which allows an automatic transformation of NL requirements to their conceptual representations; and 3) an approach exploiting the logical formalism of the ontology in order to automatically translate the ontology into a formal specification language called Maude.PARIS11-SCD-Bib. électronique (914719901) / SudocSudocFranceF