Algorithmes pour la prise de décision distribuée en contexte hiérarchique

RÉSUMÉ Cette thèse a pour objet la coordination entre entités autonomes. De manière plus précise, nous nous intéressons à la coordination dans un contexte hiérarchique. Les problèmes étudiés montrent les caractéristiques suivantes : (1) il s’agit de problèmes d’optimisation distribués, (2) le problème est naturellement décomposé en sousproblèmes, (3) il existe a priori une séquence selon laquelle les sous-problèmes doivent être résolus, (4) les sous-problèmes sont sous la responsabilité de différentes entités et (5) chaque sous-problème est défini en fonction des solutions retenues pour les sousproblèmes précédents. Parmi les principaux domaines d’application, on trouve les systèmes d’aide à la décision organisationnels et les problèmes de synchronisation dans les chaînes logistiques industrielles. Ce dernier domaine sert de fil conducteur dans cette thèse : le travail de plusieurs unités de production est nécessaire pour fabriquer et livrer les commandes des clients. Différentes alternatives sont possibles en ce qui a trait aux pièces à utiliser, au choix des processus de fabrication, à l’ordonnancement des opérations et au transport. Chaque partenaire désire établir son plan de production (quoi faire, où et quand le faire), mais il est nécessaire pour eux de coordonner leurs activités. Les méthodes utilisées en pratique industrielle peuvent être qualifiées d’heuristiques de coordination. À l’opposé, il existe des algorithmes d’optimisation distribués et exacts, notamment les techniques de raisonnement sur contraintes distribuées (Distributed Constraint Optimization Problems, ou DCOP). Cependant, ces derniers algorithmes s’accommodent mal de la nature hiérarchique des problèmes étudiés et pourraient difficilement être utilisés en pratique. Les forces et les faiblesses des méthodes heuristiques et exactes nous ont donc amené à proposer de nouvelles approches.---------- ABSTRACT This thesis concerns multiagent coordination in hierarchical settings. These are distributed optimization problems showing the following characteristics: (1) the global problem is naturally decomposed into subproblems, (2) a sequence, defined a priori, exists in which the subproblems must be solved, (3) various agents are responsible for the subproblems, and (4) each subproblem is defined according to the solutions adopted for the preceding subproblems. Organizational distributed decision making and Supply chain coordination are among the main application domains. The latter case is more thoroughly studied in this thesis. In this kind of problem, the cooperation of several facilities is needed to produce and deliver the products ordered by external customers. However, different alternatives are possible regarding the parts to use, the manufacturing processes to follow, the scheduling of operations and the choice of transportation. Therefore, supply chain partners must coordinate their local decisions (e.g. what to do, where and when), with the common objective of delivering the ordered products with the least possible delay. The most commonly used coordination mechanisms can be described as heuristics. In contrast, some generic and complete distributed algorithms exist – researchers in Distributed Artificial Intelligence (DAI) have proposed a generic framework called Distributed Constraint Optimization Problem (DCOP). However, there are certain difficulties in mapping the actual business context (which is highly hierarchical) into the DCOP framework. Thus, based on the strengths and weaknesses of both the complete and heuristic approaches, we propose new approaches

Gestion de la sécurité des réseaux à l'aide d'un service innovant de Cloud Based Firewall

Cloud computing has evolved over the last decade from a simple storage service for more complex services, offering the software as a service (SaaS) platforms as a service (PaaS) and most recently the security as a service (SECaaS). In our work, we started with the simple idea to use the resources offered by the Cloud with a low financial cost to propose new architectures of security service. The security of virtual environments is a major issue for the deployment of the use of the Cloud. Unfortunately, these environments are composed of a set of already existing technologies used in a new way, many security solutions are only traditional reconditioned solutions to solve the Cloud and virtual networks security issues. The work done in this thesis is a response to the resource limitations of physical security devices such as firewalls and propose new security architectures consist of management of network security in the cloud-based services following Security as a Service model and propose novel architectures for managing these services. We took the initiative to propose a completely Cloud-Based architecture. The latter allows a cloud provider to provide firewalling service to its customers. It asks them to subscribe to the offer by guaranteeing treatment (analysis) with a capacity of bandwidth traffic with functional filtering rules and other proposed by the subscriber. The results demonstrated the ability of our architecture to manage and cope with network DDoS attacks and to increase analytical capacity by distributing traffic over multiple virtualLe Cloud Computing a évolué au cours de la dernière décennie, passant d’un simple service de stockage à des services plus complexes, en proposant le software comme service (SaaS), les plateformes comme service(PaaS) et très récemment la sécurité comme service (SECaaS).Dans notre travail, nous sommes partis de l'idée simple d'utiliser les ressources offertes par le Cloud avec un faible coût financier pour proposer des nouvelles architectures de service de sécurité.La sécurité des environnements virtuels est un sujet majeur pour le déploiement de l’usage du Cloud. Malheureusement, comme ces environnements sont composés d’un ensemble de technologies déjà existantes, utilisées d'une manière nouvelle, de nombreuses solutions sécuritaires ne sont que des solutions traditionnelles reconditionnées à la problématique Cloud et réseaux virtuels.Le travail effectué dans le cadre de cette thèse vient répondre à la limitation de ressources des équipements physiques de sécurité comme les Firewalls et a pour objectif de proposer de nouveaux services de sécurité composés d’architectures de gestion de la sécurité des réseaux dans le Cloud basé sur le modèle Security as a Service, ainsi que des architectures de management de ces services.Nous avons pris l’initiative de proposer une architecture totalement Cloud-Based. Cette dernière, permet à un Cloud provider de proposer un service de Firewalling à ses clients. Celui-ci leur demande de s’abonner à l’offre en leur garantissant le traitement (analyse) d’une capacité de bande-passante de trafic avec des règles de filtrages fonctionnelles et d’autres proposées par l’abonné.Les résultats obtenus ont démontré les aptitudes de nos architectures à gérer et à faire face à des attaques réseaux de type DDoS et à augmenter la capacité d’analyse en distribuant le trafic sur plusieurs pare-feu virtuels

Analyse des connaissances mises en œuvre dans l’aide à la décision en maintenance d'hélicoptères

Ce rapport traite d'une étude réalisée dans le cadre du projet de recherche HELIMaintenance. L'objectif du projet HELIMaintenance est d'optimiser la maintenance des hélicoptères en réduisant les coûts de maintenance. Le but de ce projet de concevoir un Système Logistique Intégré capable d'analyser les données critiques de pièces en vol et de piloter l'activité de l'atelier de maintenance afin de réduire l'inactivité de l'hélicoptère. Dans le cadre de ce projet, l'un des workpackages vise à proposer des approches et des outils d'aide à décision pour la maintenance d'hélicoptères en vue d'améliorer la qualité et les performances de ce processus. L'axe principal de recherche s'appuie sur la gestion des connaissances, le retour d'expérience, les problèmes de satisfaction de contraintes et les différentes façons d'associer ces méthodes. En raison de l'avancement du projet, notre travail vise à identifier certains cas de maintenance typiques que nous pourrions assister par des outils d'aide à la décision en vue d'atteindre les objectifs du workpackage. Afin de réaliser ce projet, nous avons commencé par faire un état de l'art autour des axes de recherche. Ensuite, nous avons informés les partenaires industriels aux approches d'aide à la décision utilisables et nous avons modélisé le processus de maintenance d'hélicoptères avec le formalisme de modélisation de processus BPMN (Business Process Modeling Notation). Enfin, nous avons proposé quelques outils d'aide à la décision qui pourraient être développés pour continuer ce projet

Composition adaptative de services pour l’Internet des objets

L'internet des objets (IoT) est une technologie émergente, qui représente l’intégration ou la fusion de l'espace d'information et de l'espace physique. Au fil du temps, l’IoT est devenu de plus en plus populaire dans plusieurs endroits. Afin de répondre à la demande compliquée des utilisateurs, la plupart des appareils IoT ne fonctionnent pas seuls, une composition de services multiples doit être effectuée et elle est définie comme la composition de services. Pour des raisons de conductivités, pannes, batterie, charge et autres, la disponibilité des services IoT est imprévisible. Cette imprévisibilité de la disponibilité et l'évolution dynamique des besoins des utilisateurs, font que la composition du service doit gérer cette dynamique et s'adapter à de nouvelles configurations non prévues à la conception. La composition adaptative des services consiste à modifier le système pour lui permettre de se comporter correctement dans différents contextes afin d'assurer la disponibilité des services offerts, afin de répondre à une situation non prévue lors de la phase de conception. De ce fait, notre objectif est de proposer une méthode de composition de services IoT adaptative et sensible au contexte afin de satisfaire les besoins des utilisateurs. Dans notre travail, nous considérons que la croissance de l'Internet des Objets (IoT) implique la disponibilité d'un très grand nombre de services qui peuvent être similaires ou identiques, la gestion de la Qualité de Service (QoS) permet de différencier un service d'un autre. La composition de services offre la possibilité d'effectuer des activités complexes en combinant les fonctionnalités de plusieurs services au sein d'un seul processus. Très peu de travaux ont présenté une solution de composition de services adaptative gérant les attributs de QoS, en plus dans le domaine de la santé, qui est l'un des plus difficiles et délicats car il concerne la précieuse vie humaine. Dans cette thèse, nous présenterons une approche de composition de services adaptative sensible aux QoS basée sur un algorithme génétique multipopulation dans un environnement Fog-IoT. Notre algorithme P-MPGA implémente une méthode de sélection intelligente qui nous permet de sélectionner le bon service. En outre, PMPGA implémente un système de surveillance qui surveille les services pour gérer le changement dynamique des environnements IoT. Les résultats expérimentaux montrent les excellents résultats du P-MPGA en termes de temps d'exécution, de valeurs de fitness moyennes et de rapport temps d'exécution / meilleure valeur de fitness malgré l'augmentation de la population. P-MPGA peut rapidement obtenir un service composite satisfaisant les besoins de QoS de l'utilisateur, ce qui le rend adapté à un environnement IoT à grande échelle

Modélisation intégratrice du traitement BigData

Nowadays, multiple actors of Internet technology are producing very large amounts of data. Sensors, social media or e-commerce, all generate real-time extending information based on the 3 Vs of Gartner: Volume, Velocity and Variety. In order to efficiently exploit this data, it is important to keep track of the dynamic aspect of their chronological evolution by means of two main approaches: the polymorphism, a dynamic model able to support type changes every second with a successful processing and second, the support of data volatility by means of an intelligent model taking in consideration key-data, salient and valuable at a specific moment without processing all volumes of history and up to date data.The primary goal of this study is to establish, based on these approaches, an integrative vision of data life cycle set on 3 steps, (1) data synthesis by selecting key-values of micro-data acquired by different data source operators, (2) data fusion by sorting and duplicating the selected key-values based on a de-normalization aspect in order to get a faster processing of data and (3) the data transformation into a specific format of map of maps of maps, via Hadoop in the standard MapReduce process, in order to define the related graph in applicative layer.In addition, this study is supported by a software prototype using the already described modeling tools, as a toolbox compared to an automatic programming software and allowing to create a customized processing chain of BigDataDans le monde d’aujourd’hui de multiples acteurs de la technologie numérique produisent des quantités infinies de données. Capteurs, réseaux sociaux ou e-commerce, ils génèrent tous de l’information qui s’incrémente en temps-réel selon les 3 V de Gartner : en Volume, en Vitesse et en Variabilité. Afin d’exploiter efficacement et durablement ces données, il est important de respecter la dynamicité de leur évolution chronologique au moyen de deux approches : le polymorphisme d’une part, au moyen d’un modèle dynamique capable de supporter le changement de type à chaque instant sans failles de traitement ; d’autre part le support de la volatilité par un modèle intelligent prenant en compte des données clé seulement interprétables à un instant « t », au lieu de traiter toute la volumétrie des données actuelle et historique.L’objectif premier de cette étude est de pouvoir établir au moyen de ces approches une vision intégratrice du cycle de vie des données qui s’établit selon 3 étapes, (1) la synthèse des données via la sélection des valeurs-clés des micro-données acquises par les différents opérateurs au niveau de la source, (2) la fusion en faisant le tri des valeurs-clés sélectionnées et les dupliquant suivant un aspect de dé-normalisation afin d’obtenir un traitement plus rapide des données et (3) la transformation en un format particulier de carte de cartes de cartes, via Hadoop dans le processus classique de MapReduce afin d’obtenir un graphe défini dans la couche applicative.Cette réflexion est en outre soutenue par un prototype logiciel mettant en oeuvre les opérateurs de modélisation sus-décrits et aboutissant à une boîte à outils de modélisation comparable à un AGL et, permettant une mise en place assistée d'un ou plusieurs traitements sur BigDat

MASCODE : un système multi-agent adaptatif pour concevoir des produits complexes. Application à la conception préliminaire avion

La conception préliminaire avion est un problème d'optimisation multi-disciplinaire et multi-objectif qui consiste à trouver les valeurs des paramètres de description d'un avion et de ses performances en fonction de contraintes. Ces valeurs sont calculées grâce à des connaissances disciplinaires. Les interdépendances entre les paramètres et les non linéarités complexifient les calculs pour lesquels les méthodes classiques se montrent insuffisantes. Pour pallier ce problème, nous proposons une solution basée sur les systèmes multi-agents adaptatifs dans lesquels les agents représentent les disciplines, les paramètres de conception et les performances de l'avion. Les agents en utilisant des connaissances disciplinaires et par un comportement coopératif trouvent collectivement les valeurs des paramètres de conception qui satisfont les contraintes et les performances. Nous montrons que cette approche permet aussi d'intégrer plusieurs questions telles l'étude de sensibilité des paramètres, les fronts de Pareto ou la co-conception en temps réel.The preliminary design aircraft can be viewed as a multi-disciplinary, multi-objective optimisation problem which consists in finding the values of the aircraft description parameters and of its performances. These values are calculated with disciplinary knowledge. The interdependencies between the parameters and non linearities lead to complex calculus which cannot be realized efficiently by classicmethods. We propose an approach based on adaptive multiagent systems in which agents represent the disciplines, the design parameters and the aircraft performances. In using disciplinary knowledge and a cooperative behaviour, the agents collectively reach the parameters values satisfying constraints and performances. We show this approach affords interesting capabilities such as sensibilities analysis, Pareto front or dynamic interactions

JFPC 2019 - Actes des 15es Journées Francophones de Programmation par Contraintes

National audienceLes JFPC (Journées Francophones de Programmation par Contraintes) sont le principal congrès de la communauté francophone travaillant sur les problèmes de satisfaction de contraintes (CSP), le problème de la satisfiabilité d'une formule logique propositionnelle (SAT) et/ou la programmation logique avec contraintes (CLP). La communauté de programmation par contraintes entretient également des liens avec la recherche opérationnelle (RO), l'analyse par intervalles et différents domaines de l'intelligence artificielle.L'efficacité des méthodes de résolution et l'extension des modèles permettent à la programmation par contraintes de s'attaquer à des applications nombreuses et variées comme la logistique, l'ordonnancement de tâches, la conception d'emplois du temps, la conception en robotique, l'étude du génôme en bio-informatique, l'optimisation de pratiques agricoles, etc.Les JFPC se veulent un lieu convivial de rencontres, de discussions et d'échanges pour la communauté francophone, en particulier entre doctorants, chercheurs confirmés et industriels. L'importance des JFPC est reflétée par la part considérable (environ un tiers) de la communauté francophone dans la recherche mondiale dans ce domaine.Patronnées par l'AFPC (Association Française pour la Programmation par Contraintes), les JFPC 2019 ont lieu du 12 au 14 Juin 2019 à l'IMT Mines Albi et sont organisées par Xavier Lorca (président du comité scientifique) et par Élise Vareilles (présidente du comité d'organisation)

Fusion ensembliste de donn´ees pour la surveillance des personnes d´ependantes en habitat intelligent

Our research work is a part of the project FUI 14 FEDER Collectivités E-monitor’âge. This project takes place within the framework of Ambient Assisted Living (AAL) which aims to improve the safety and the comfort of elderly people living in smart nursing homes. This work aims to monitor the activities of elderly persons using information from different sensors. The ADL (Activities of Daily Living) are used to evaluate the ability of the person to perform on their own a selection of the activities which are essential for an independent living in the everyday life. Generally, process knowledge and measurements coming from sensors are prone to indeterminable noise. In our work, we suppose that these errors are unknown but bounded. Taking into account this hypothesis, we show how to solve the estimation issue using set-membership computations techniques. Our algorithm, based on set-membership approach, consists of two steps. The prediction step, based on the use of a random walk mobility with minimum assumptions (maximum speed of moving), employs the previous state estimate to provide the prediction zone where the person may be located. The correction step uses the informations coming from the sensors to refine this predicted zone. This step uses a relaxed constraints propagation technique, q-relaxed intersection, to deal with faulty measurements. This proposed method allows us to compute the uncertainty domain for the reconstructed localization of moving targets as dealing with outliers.Mes travaux de recherches en thèse s’inscrivent dans le cadre du projet FUIE-monitorâge. L’objectif du projet, réunissant de nombreux partenaires industriels et universitaires, est d’améliorer la prise en charge individualisée et la sécurité du résident dans les établissements d’hébergement pour personnes âgées dépendantes(EHPAD). Dans ce travail, nous avons élaboré une méthode de fusion de données multimodales issues des différents capteurs installés dans un smart home. Ces informations sont utilisées pour la localisation intérieure des personnes afin de surveiller leurs activités journalières. Généralement, les mesures issues des capteurs sont soumises à des incertitudes. Dans nos travaux, ces erreurs sont supposées inconnues mais bornées. En tenant compte de cette hypothèse, une méthode de résolution d’un problème d’estimation d’état est élaborée en se basant sur des calculs ensemblistes. Notre algorithme de filtrage ensembliste comporte deux étapes. La première, dite de prédiction, est basée sur l’utilisation d’un modèle de marche aléatoire avec des hypothèses minimales (vitesse de déplacement maximale) pour prédire la zone où se trouve la personne. La deuxième étape, dite de correction, consiste à utiliser la mesure pour affiner cette zone. Cette étape utilise une technique de propagation de contraintes relâchée, q-relaxed intersection, pour permettre une meilleure robustesse par rapport aux données aberrantes. Notre algorithme est capable de quantifier, par un intervalle, l’incertitude commise sur les positions de cibles en mouvement tout en détectant les défauts de capteurs