Adaptation des composants centrée sur l'utilisation

Avec la notion de composant logiciel, la démarche de conception d'applications informatiques a vu apparaître une alternative intéressante à l'approche classique, où le développement est mené selon une approche centralisée. L'idée est en effet de permettre la construction d'applications adaptées aux besoins spécifiques de chaque utilisateur par assemblage de composants préexistants. Néanmoins, le choix de composants prédéfinis, sur étagère, pose le problème de leur adéquation à une utilisation spécifique. Dans ce contexte, la possibilité d'adapter les composants semble cruciale, si l'on souhaite rendre réellement effective l'approche de développement par assemblage de composants. Cette thèse introduit une nouvelle approche de l'adaptation de composants logiciels qui consiste à adapter le composant à ses contextes d'utilisation en se basant sur le point de vue de l'utilisateur. Nous décrivons le profil d'utilisation sous la forme d'un ensemble de triplets dont chacun spécifie les propriétés souhaitées, les réactions correspondantes à traiter dans le cas où une condition n'est pas vérifiée et les échéanciers d'évaluation des propriétés. Nous proposons aussi un service de supervision de composant (SSC) qui repose sur la surveillance de l'état des composants pour obtenir des clichés qui reflètent l'état actuel du composant et les changements récents. Nous définissons également le service de sûreté de service (SSS) qui intercepte les requêtes clientes et qui les délègue vers le composant le plus convenable, tout en gérant l'exécution du composant en fonction du profil d'usage. ABSTRACT : The concept of software component, provides an interesting alternative to the traditional way of designing data-processing applications, where the development is undertaken according to a centralized approach. The idea is indeed to allow the construction of applications adapted to the specific needs for each user by assembling preexistent components. Nevertheless, the choice of off-the-shelf components, raises the problem of their adequacy to a specific use. In this context, the ability to adapt components appears to be crucial, if one wishes to make really effective the approach of development by assembling components. This thesis introduces a new approach of the adaptation of software components which consists in adapting the component to its contexts of use centered on the point of view of the user. We describe a user profile as a set of triples, where each triple specifies the desired properties, the reactions to be run if a condition is not checked and the schedule of evaluation of properties. We propose also a service of supervision of component (SSC) which is based on the monitoring of the state of the components to obtain snapshots which reflect the current state of the component and the recent changes. We also define the service of safety of service (SSS) which intercepts the user requests and delegates them towards the most suitable component, while managing the execution of the component according to the profile of use

Composition dynamique de services sensibles au contexte dans les systèmes intelligents ambiants

With the appearance of the paradigms of the ambient intelligence and ubiquitaire robotics, we attend the emergence of new ambient intelligent systems to create and manage environments or intelligent ecosystems in a intuitive and transparent way. These environments are intelligent spaces characterized in particular by the opening, the heterogeneousness, the uncertainty and the dynamicité of the entities which establish(constitute) them. These characteristics so lift(raise) considerable scientific challenges for the conception(design) and the implementation of an adequate intelligent system. These challenges are mainly among five: the abstraction of the representation of the heterogeneous entities, the management of the uncertainties, the reactivity in the events, the sensibility in the context and the auto-adaptationAvec l'apparition des paradigmes de l'intelligence ambiante et de la robotique ubiquitaire, on assiste à l'émergence de nouveaux systèmes intelligents ambiants visant à créer et gérer des environnements ou écosystèmes intelligents d'une façon intuitive et transparente. Ces environnements sont des espaces intelligents caractérisés notamment par l'ouverture, l'hétérogénéité, l'incertitude et la dynamicité des entités qui les constituent. Ces caractéristiques soulèvent ainsi des défis scientifiques considérables pour la conception et la mise en œuvre d'un système intelligent adéquat. Ces défis sont principalement au nombre de cinq : l'abstraction de la représentation des entités hétérogènes, la gestion des incertitudes, la réactivité aux événements, la sensibilité au contexte et l'auto-adaptation face aux changements imprévisibles qui se produisent dans l'environnement ambiant. L'approche par composition dynamique de services constitue l'une des réponses prometteuses à ces défis. Dans cette thèse, nous proposons un système intelligent capable d'effectuer une composition dynamique de services en tenant compte, d'une part, du contexte d'utilisation et des diverses fonctionnalités offertes par les services disponibles dans un environnement ambiant et d'autre part, des besoins variables exprimés par les utilisateurs. Ce système est construit suivant un modèle multicouche, adaptatif et réactif aux événements. Il repose aussi sur l'emploi d'un modèle de connaissances expressif permettant une ouverture plus large vers les différentes entités de l'environnement ambiant notamment : les dispositifs, les services, les événements, le contexte et les utilisateurs. Ce système intègre également un modèle de découverte et de classification de services afin de localiser et de préparer sémantiquement les services nécessaires à la composition de services. Cette composition est réalisée d'une façon automatique et dynamique en deux phases principales: la phase offline et la phase online. Dans la phase offline, un graphe global reliant tous les services abstraits disponibles est généré automatiquement en se basant sur des règles de décision sur les entrées et les sorties des services. Dans la phase online, des sous-graphes sont extraits automatiquement à partir du graphe global selon les tâches à réaliser qui sont déclenchées par des événements qui surviennent dans l'environnement ambiant. Les sous-graphes ainsi obtenus sont exécutés suivant un modèle de sélection et de monitoring de services pour tenir compte du contexte d'utilisation et garantir une meilleure qualité de service. Les différents modèles proposés ont été mis en œuvre et validés sur la plateforme ubiquitaire d'expérimentation du laboratoire LISSI à partir de plusieurs scénarii d'assistance et de maintien de personnes à domicil

Adaptation autonomique d'applications pervasives dirigée par les architectures

The autonomic adaptation of software application is becoming increasingly important in many domains, including pervasive field. Indeed, the integration fo different application resources (physical devices, services and third party applications) often needs to be dynamic and should adapt rapidly and automatically to changes in the execution context. To that end, service-oriented components offer support for adaptation at the architectural level. However, they do not allow the formalisation of all the design constraints that must be guaranteed during the execution of the system. To overcome this limitation, this thesis modeled the design, deployment and runtime architectures. Also, it proposes to establish links between them and has developed algorithms to check the validity of an execution architecture with respect to its architectural design. This led us to consider the entire life cycle of components and to define a set of concepts to be included in architectures supporting variability. This formalisation can be exploited both by a human administrator and by an autonomic manager that has its knowledge base increased and structured. The implementation resulted in the realization of a knowledge base, providing a studio (Cilia IDE) for the design, deployment and supervision of dynamic applications, as well as an autonomic manager that can update the structure of pervasive applications. This thesis has been validated using a pervasive application called “Actimetry”, developed in the FUI~MEDICAL project.La problématique d'adaptation autonomique prend de plus en plus d'importance dans l'administration des applications modernes, notamment pervasives. En effet, la composition entre les différentes ressources de l'application (dispositifs physiques, services et applications tierces) doit souvent être dynamique, et s'adapter automatiquement et rapidement aux évolutions du contexte d'exécution. Pour cela, les composants orientés services offrent un support à l'adaptation au niveau architectural. Cependant, ils ne permettent pas d'exprimer l'ensemble des contraintes de conception qui doivent être garanties lors de l'exécution du système. Pour lever cette limite, cette thèse a modélisé les architectures de conception, de déploiement et de l'exécution. De plus, elle a établi des liens entre celle-ci et proposé des algorithmes afin de vérifier la validité d'une architecture de l'exécution par rapport à son architecture de conception. Cela nous a conduits à considérer de près le cycle de vie des composants et à définir un ensemble de concepts afin de les faire participer à des architectures supportant la variabilité. Notons que cette formalisation peut être exploitée aussi bien par un administrateur humain, que par un gestionnaire autonomique qui voit ainsi sa base de connaissances augmentée et structurée. L'implantation a donné lieu à la réalisation d'une base de connaissance, mise à disposition d'un atelier (Cilia IDE) de conception, déploiement et supervision d'applications dynamiques, ainsi que d'un gestionnaire autonomique capable de modifier la structure d'une application pervasive. Cette thèse a été validée à l'aide d'une application pervasive nommée >, développée dans le cadre du projet FUI~MEDICAL

La gestion des ressources pour des infrastructures vertes par la reconfiguration

Cette HDR présente des travaux dans le contexte des systèmes informatiques à grande échelle pouvant être des grilles de calcul ou le cloud computing. Partant de deux constats : la consommation énergétique de ces systèmes est trop importante et ces systèmes sont de plus en complexes, ce mémoire se propose de répondre à la problématique suivante : comment gérer de manière optimale les ressources afin d'obtenir des infrastructures matérielles et logicielles "vertes" c'est à dire efficaces en énergie ? Ces travaux proposent trois axes de recherche : le premier en considérant le système complet et les leviers verts associés, le deuxième en étudiant des politiques d'allocation de ressources avec contraintes d'énergie et de chaleur, le troisième en étudiant des reconfigurations autonomiques d'applications. Pour finir, une description d'un centre de décision autonome pour des infrastructures vertes est proposée

Contribution à la conception de systèmes d'assemblage automobile, performants, pérennes et innovants par des indicateurs technologiques et économiques répondant à la diversité croissante des produits.

: In a highly competitive and uncertain environment, the automotive industry is facing new challenges to meet customer requirements that are constantly changing. Mass customization caused that product variety increased drastically and consequently, tested the capacity of the existing production systems to cope with this new situation. Convertibility is the ability of the assembly system to cope with product variety with minimum cost. This thesis analyzes the definition and dimensions of convertibility and investigates the change drivers that make convertibility important for the case of automotive assembly lines.Based on industrial practices, a new concept is developed, named AutoConvert, regarding the automotive assembly line convertibility. It analyzes the impact of the introduction of a new variant on the three main elements which compose an assembly system, namely Products, Processes and Resources. Then, three technological indicators’ are built to quantify assembly line convertibility and provide both assembly line and product designers’ with efficient decision-making support tools to support their orientations and choices. A cost study is also conducted in order to complete and consolidate the technological indicators. The relevance of the approach is experimented in real cases from the automotive industry.Dans un environnement compétitif et incertain, l'industrie automobile est confrontée à de nouveaux défis pour répondre aux exigences des clients, qui sont en constante évolution. La personnalisation de masse a augmenté considérablement la diversité des produits et par conséquent, a mis à l’épreuve la capacité des systèmes de production existants à faire face à cette nouvelle conjoncture. La convertibilité traduit la capacité du système de production à produire une diversité de produits à moindre coût. Cette thèse analyse la définition et les dimensions de la convertibilité et examine les inducteurs de la convertibilité des systèmes de production et plus particulièrement celle des lignes d'assemblage automobile. En se basant sur les pratiques industrielles, un nouveau concept, baptisé AutoConvert, autour de la convertibilité du système d’assemblage automobile est explicité. Celui-ci met en exergue l'impact de l’introduction d’une nouvelle variante du produit sur les trois éléments principaux qui composent un système d’assemblage, à savoir les produits, les processus et les ressources. Ensuite, trois indicateurs technologiques sont construits pour quantifier la convertibilité du système d’assemblage et fournir, à la fois aux concepteurs des produits et des lignes d’assemblage, un outil d'aide à la décision pour appuyer leurs orientations et leurs choix. Aussi, une étude de coûts est également menée afin de compléter et consolider les indicateurs technologiques. La pertinence de l'approche est expérimentée sur des cas réels de l'industrie automobile

Spectroscopie d'impédance electrochimique locale : caracterisation de la de lamination des peintures et de la corrosion des alliages Al-Cu

Ce travail est consacré à l'étude, au développement et à différentes applications de la spectroscopie d'impédance électrochimique locale ou SIEL. La première partie de ce mémoire se focalise sur la description et le développement de la SIEL tant d'un point de vue expérimental que théorique. La seconde partie présente trois applications différentes dans lesquelles la SIEL apporte des informations déterminantes. La première application est consacrée à l'étude du CPE (constant phase element). Cet élément, bien que régulièrement utilisé dans l'interprétation des diagrammes d'impédance électrochimique, garde une signification physique vague. Les mesures de SIEL ont montré que le CPE pouvait être interprété comme une distribution locale de résistances et de capacités en 2 ou 3 dimensions. Les études suivantes se rapportent au domaine de la corrosion et de la protection des matériaux. L'une d'entre elle est axée sur l'observation de la délamination se produisant à l'interface métal/peinture. La SIEL s'est avérée être une technique performante pour visualiser et mesurer la surface délaminée de manière non destructive. Les résultats obtenus ont permis de confirmer le mécanisme de délamination proposé par Funke. Puis, une autre étude est consacrée à la corrosion des alliages Al-Cu, et plus particulièrement aux couplages galvaniques se produisant entre la matrice, principalement constituée d'aluminium, et des particules intermétalliques grossières riches en cuivre. L'approche utilisée a consisté à préparer des alliages et des couples modèles et à les étudier à l'aide de diverses techniques dont la SIEL. Les résultats obtenus ont permis de proposer une approche nouvelle des phénomènes de corrosion par couplage galvanique. ABSTRACT : This work is devoted to the study, the development and different applications of the local electrochemical impedance spectroscopy, or LEIS. The first part of the thesis is focussed on the description and the development of LEIS, from both an experimental and a theoretical point of view. The second part presents three different applications in which the LEIS brings determining informations. The first is devoted to the study of the CPE (constant phase element). Currently used for impedance diagram interpretation, the physical meaning of this element is not clear. The LEIS measurments showed that the CPE could be explained by a local distribution of resistances and capacitances into two or three dimensions. The following studies refer to the corrosion and the corrosion protection of metals. One of them investigates the delamination occurring at the steel/coating interface. The LIES proved to be a powerful technique to visualize and to measure the delaminated areas in a nondestructive way. The results confirm the delemination mechanism proposed by Funke. The last part of the thesis is devoted to the study of the Al-Cu alloy corrosion and, more particularly, to the galvanic coupling occurring between the aluminium matrix and the copper-rich coarse intermetallics particles. The approach used consisted in preparing couples with the model alloys and investigating them using LEIS and other techniques. The results allowed an original approach of the corrosion phenomena by galvanic coupling to be proposed

Conception et évaluation d'un prototype de simulation de la morphogenèse urbaine par agents vecteurs multi-échelles

The research work of this PhD thesis was carried out in the context of an interdisciplinary project related to the study of urban morphogenesis. A team composed of architects and engineers specialized in GIS technologies have worked together in this project during three years, sharing their knowledge in order to understand and simulate the evolution of the urban environment of cities. The fundamental hypothesis that conducted this research is that the city can be seen as a self-organizing system governed by a set of morphogenesis rules, which can for example, determine the location of new architectural programs and induce the city's organization, from local to global scales. Architectural programs themselves are supposed to determine city's development. In this PhD thesis a simulation prototype of the urban growth based on the use of multi-agents systems was carried out. This prototype is a computer tool that allows the analysis and representation of the growth of the built environment. Nowadays, the ability to understand and simulate urban evolution proves to be essential in order to control the evolution of a city in a sustainable development view. Furthermore, this tool should facilitate the understanding and decision-making of those concerned with problems related to urban development. The urban system has been modeled as a set of space objects, such as buildings and networks, which interact between themselves. These interactions are carried out at different levels, from local to global scales, being controlled by behavioral rules or laws of growth. The result of their interaction can be figures or emergent phenomena represented at several scales. The approach using multi-agents vector systems was chosen in order to model a geographical complex system like a city, which integrates a vectorial modeling of space. Hence, each spatial agent does not possess a limit of form and size. The interest of using multi-agents vector systems also lies in their ability to manage various models of individuals, from simple entities to more complex ones. Thus, various levels of representation, such as individuals and groups of individuals, can be managed, which is not easily feasible, for example, with cellular agents. The development platform used is GeOxygene (Java computer programming language), which is an open-source platform developed at IGN (Institut Géographique National, France), by COGIT laboratory. This platform provides several GIS functions, allowing the development and implementation of the prototype here presented. An interaction model between agents was defined and the type of scenarios of each of these interactions was detailed. A set of methods and associated classes was developed. Agent's architecture was conceived in order to allow manipulation (sending, receiving and treatment) of exchanged messages. In order to show the relevance of the multi-agent multi-scale methodology, examples of buildings creation in a case study zone were carried out. Using the multi-scale vector simulation prototype here presented, the development of cities can be computed in a very innovative way. However, the developed prototype still lacks some accuracy, mostly due to the fact that the specified laws adopted for simulation do not reflect the whole reality, which is obviously much more complex to traduce. We have not yet validated the model for other cities – nevertheless, the model could already be used as a decision support tool, particularly as a planning support instrument for architects and urban planners. With regards to future work this prototype shall be integrated in a global approach of urban simulation, allowing the analysis of environmental risks, demographic and economic growth and transports simulation at different scales of analysis and 2D/3D visualization output, such as district and city

Modélisation et réalisation d’un système de récupération d’énergie imprimé : caractérisation hyperfréquence des matériaux papiers utilisés

The work presented in this thesis is part of microwave energy harvesting theme, applied to supply electrochromic displays for anti-counterfeiting applications. This study focuses on the design, optimization and implementation of rectennas (rectifying antennas) printed on cellulosic substrates with industrial printing techniques.Characterization of dielectric materials (paper) and conductors has been developed. The combination between the transmission line technique and the resonant cavity allowed the characterization of a flexible and copper free substrate over a wideband (500 MHz to 3 GHz). Dielectric losses of paper are too high to perform HF circuits. A wise choice of the substrate and of the optimization technique for circuit design enables performant rectennas.Two compact rectennas were developed in microstrip technology at 2.45 GHz, optimized and printed with flexography method using a single layer of conductive ink. The rectennas do not contain vias or HF side filter or DC side filter. The first rectenna was printed on corrugated paper. The output DC voltage across the display reaches 0.5 V for a power level at the input of the rectenna of -10 dBm. The second rectenna is a 3D rectenna, printed on flexible 100 µm thick plastic substrate. A DC voltage of 1 V was measured across the display when getting near a Smartphone on Wi-Fi mode. The rectennas are suitable for both near field and far field.Les travaux présentés dans ce mémoire s'inscrivent dans la thématique de la récupération d'énergie hyperfréquence, appliquée à la réalisation d'un circuit électronique imprimé sur papier permettant l'alimentation d'afficheurs électrochrome, ceci dans le cadre de la lutte contre la fraude. Cette étude porte plus particulièrement sur la conception, l'optimisation et la réalisation de rectennas (rectifying antennas) imprimées sur support cellulosique et réalisées avec des méthodes d'impression industrielles.La caractérisation des matériaux diélectriques (support papier) et conducteurs a été développée. L'association de la technique des lignes de transmission et de la cavité résonante a permis la caractérisation d'un substrat souple et non cuivré sur une bande de 500 MHz à 3 GHz. Le papier présente des pertes diélectriques contraignantes pour la conception de circuits en hautes fréquences. Un choix judicieux du substrat et une conception optimisée du circuit ont permis de réaliser des circuits de conversion d'énergie sur papier à l'état de l'art international.Deux rectennas compactes ont été développée, en technologie micro-ruban, optimisées et imprimées avec la méthode flexographie utilisant une unique couche d'encre conductrice. Elle fonctionne à 2.45 GHz et elles ne contiennent pas de vias de retour à la masse ni de filtre côté HF, ni de filtre côté DC. La première a été imprimée sur papier carton ondulé. Les tensions de sortie aux bornes de l'afficheur atteignent les 0.5 V pour des niveaux de puissance à l'entrée de la rectenna de l'ordre de -10 dBm. La deuxième rectenna a été imprimée sur support plastique flexible ayant 100 µm d'épaisseur afin de réaliser des rectennas 3D. Une tension DC de 1 V a été mesurée aux bornes de l'afficheur lorsqu'on approche un Smartphone fonctionnant en mode Wi-Fi. Les rectennas réalisées sont adaptées à la fois pour le champ proche et lointain

Contribution de l'apprentissage par simulation à l'auto-adaptation des systèmes de production

Manufacturing systems must be able to continuously adapt their characteristics to cope with the different changes that occur along their life, in order to remain efficient and competitive. These changes can take the form of the evolution of customers demand for instance. It is essential for these systems to determine when and how to adapt (e.g., through changes in capacities). Unfortunately, such issues are known to be difficult. As manufacturing systems are complex, dynamic and specific in nature, their managers do not always have all the necessary expertise nor accurate enough forecasts on the evolution of their system. This thesis aims at studying the possible contributions of machine learning to the self-adaptation of manufacturing systems. We first study how the literature deals with self-adaptation and we propose a conceptual framework to facilitate the analysis and the formalization of the associated problems. Then, we study a learning strategy relying on models, which presents the advantage of not requiring any training set. We focus more precisely on a new approach based on linear genetic programming that iteratively extracts knowledge from a simulation model. Our approach is implemented using Arena and μGP. We show its benefits by applying it to increase/decrease the number of cards in a pull control system, to move machines or to change the inventory replenishment policy. The extracted knowledge is found to be relevant for continuously determining how each system can adapt to evolutions. It can therefore contribute to provide these systems with some intelligent capabilities. Moreover, this knowledge is expressed in the simple and understandable form of a decision tree, so that it can also be easily communicated to production managers in view of their everyday use. Our results thus show the interest of our approach while opening many research directions.Pour rester performants et compétitifs, les systèmes de production doivent être capables de s’adapter pour faire face aux changements tels que l’évolution de la demande des clients. Il leur est essentiel de pouvoir déterminer quand et comment s’adapter (capacités, etc.). Malheureusement, de tels problèmes sont connus pour être difficiles. Les systèmes de production étant complexes, dynamiques et spécifiques, leurs gestionnaires n’ont pas toujours l’expertise nécessaire ni les prévisions suffisantes concernant l’évolution de leur système. Cette thèse vise à étudier la contribution que peut apporter l’apprentissage automatique à l’auto-adaptation des systèmes de production. Dans un premier temps, nous étudions la façon dont la littérature aborde ce domaine et en proposons un cadre conceptuel dans le but de faciliter l’analyse et la formalisation des problèmes associés. Ensuite, nous étudions une stratégie d’apprentissage à partir de modèles qui ne nécessite pas d’ensemble d’apprentissage. Nous nous intéressons plus précisément à une nouvelle approche basée sur la programmation génétique linéaire visant à extraire des connaissances itérativement à partir d’un modèle de simulation pour déterminer quand et quoi faire évoluer. Notre approche est implémentée à l’aide d’Arena et μGP. Nous l’appliquons à différents exemples qui concernent l’ajout/retrait de cartes dans un système à flux tiré, le déménagement de machines ou encore le changement de politique de réapprovisionnement. Les connaissances qui en sont extraites s’avèrent pertinentes et permettent de déterminer en continu comment chaque système peut s’adapter à des évolutions. De ce fait, elles peuvent contribuer à doter un système d’une forme d’intelligence. Exprimées sous forme d’un arbre de décision, elles sont par ailleurs facilement communicables à un gestionnaire de production. Les résultats obtenus montrent ainsi l’intérêt de notre approche tout en ouvrant de nombreuses voies de recherche