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Parallélisation de simulateur DEVS par métamodélisation et transformation de modÚle
This thesis proposes an engineering approach to parallelize existing DEVS simulators without having to modify the algorithms of the initial implementation, but by injecting additional components suitable for inter-component communication protocol into force. The simulation algorithms of these new components called "Coats" are defined.An engineering approach to systematize the passage from one implementation to its counterpart parallel and distributed is then proposed. This approach is based on metamodeling and models transformation principles inspired of Model Driven Engineering (MDE). Its genericity guarantees the reusability with any sequential DEVS simulator.Cette thĂšse propose une approche dâingĂ©nierie consistant Ă parallĂ©liser des simulateurs DEVS existants, sans ĂȘtre obligĂ© de modifier les algorithmes de lâimplĂ©mentation initiale, mais en injectant des composants additionnels adaptĂ©s au protocole de communication intercomposants en vigueur. Les algorithmes de simulation de ces nouveaux composants appelĂ©s « Manteaux », sont dĂ©finis. Une dĂ©marche dâingĂ©nierie permettant de systĂ©matiser le passage dâune implĂ©mentation Ă sa contrepartie parallĂšle et distribuĂ©e est ensuite proposĂ©e. Cette dĂ©marche sâappuie sur les principes de mĂ©ta modĂ©lisation et de transformation de modĂšles inspirĂ©s de lâIngĂ©nierie DirigĂ©e par les ModĂšles (IDM). Sa gĂ©nĂ©ricitĂ© en garantit la rĂ©utilisabilitĂ© avec tout simulateur sĂ©quentiel DEVS
DĂ©veloppement de concepts et outils dâaide Ă la dĂ©cision pour lâoptimisation via simulation: IntĂ©gration des mĂ©taheuristiques au formalisme DEVS
In the world in which we live the efficient needs are increasing in various fields like industrymedecine and environnemtale monitoring. To meet this needs, many optimization methods nammed« metaheuristics » have been created over the last forty years. They are based on probabilistic andrandom reasoning and allow user to solve problems for which conventional methods can not be usedin acceptable computing times. Victim of their methods succes, the developers of the methods have toanswer to several questions : « How can the fitness of solutions be assessed ? », « How to use thesame method for several projects without change the code? », « What method will we choose for aspecific problem ? », « How to parametrize algorithms ? ».To deal with this problem, we have developed a set of concepts and tools. They have beendeveloped in the context of modeling and simulation of discrete event systems with DEVS formalism.The aims pursued are : allow temporized and spacialized optimization of existing DEVS models,improve the optimization process efficiency (quality of solutions, computing time). Modeling andsimulation are used to propose parameters toward the input of problem to optimize. This one generateresults used to improve the next proposed solutions. In order to combine optimization and simulation,we propose to represent the optimization method as models which can be easily interconnected andsimulated. We focus on consistency of exchanges between optimization models and problem models.Our approach allows early stopping of useless simulations and reduce the computing time as a result.Modeling optimization methods in DEVS formalism also allows to autimatically choose theoptimization algorithm and its parameters. Various algorithms and parameters can be used for thesame problem during optimization process at different steps. This changes are influenced by collectedresults of problem simulation. They lead on a self adaptation to the visible or/and hidden features ofthe studied problem.Our models architecture has been tested on three different problems : parametric optimizationof mathematical functions, spacialized optimization of a sensor network deployment, temporizedoptimization of a medical treatment. Genericity of our concepts and scalability of our modelsunderline the usabily of proposed tool. Concerning performance, simulation breaks and dynamicoptimization have obtained higher quality solutions in a short time.Nous vivons dans un monde oĂč le besoin dâefficacitĂ© sâimpose de plus en plus. Ce besoin sâexprime dans diffĂ©rents domaines, allant de lâindustrie Ă la mĂ©decine en passant par la surveillance environnementale. EngendrĂ©es par cette demande, de nombreuses mĂ©thodes dâoptimisation « modernes » Ă©galement appelĂ©es « mĂ©taheuristiques » sont apparues ces quarante derniĂšres annĂ©es. Ces mĂ©thodes se basent sur des raisonnements probabilistes et alĂ©atoires et permettent la rĂ©solution de problĂšmes pour lesquels les mĂ©thodes dâoptimisation « classiques » Ă©galement appelĂ©es « mĂ©thodes dĂ©terministes » ne permettent pas lâobtention de rĂ©sultats dans des temps raisonnables. Victimes du succĂšs de ces mĂ©thodes, leurs concepteurs doivent aujourdâhui plus que jamais rĂ©pondre Ă de nombreuses problĂ©matiques qui restent en suspens : « Comment Ă©valuer de maniĂšre fiable et rapide les solutions proposĂ©es ? », « Quelle(s) mĂ©thode(s) choisir pour le problĂšme Ă©tudiĂ© ? », « Comment paramĂ©trer la mĂ©thode utilisĂ©e ? », « Comment utiliser une mĂȘme mĂ©thode sur diffĂ©rents problĂšme sans avoir Ă la modifier ? ». Pour rĂ©pondre Ă ces diffĂ©rentes questions, nous avons dĂ©veloppĂ© un ensemble de concepts et outils. Ceux-ci ont Ă©tĂ© rĂ©alisĂ©s dans le cadre de la modĂ©lisation et la simulation de systĂšmes Ă Ă©vĂšnements discrets avec le formalisme DEVS. Ce choix a Ă©tĂ© motivĂ© par deux objectifs : permettre lâoptimisation temporelle et spatiale de modĂšles DEVS existants et amĂ©liorer les performances du processus dâoptimisation (qualitĂ© des solutions proposĂ©es, temps de calcul). La modĂ©lisation et la simulation de lâoptimisation permettent de gĂ©nĂ©rer directement des propositions de paramĂštres sur les entrĂ©es du modĂšle Ă optimiser. Ce modĂšle, quant Ă lui, gĂ©nĂšre des rĂ©sultats utiles Ă la progression de lâoptimisation. Pour rĂ©aliser ce couplage entre optimisation et simulation, nous proposons lâintĂ©gration des mĂ©thodes dâoptimisation sous la forme de modĂšles simulables et facilement interconnectables. Notre intĂ©gration se concentre donc sur la cohĂ©rence des Ă©changes entre les modĂšles dĂ©diĂ©s Ă lâoptimisation et les modĂšles dĂ©diĂ©s Ă la reprĂ©sentation du problĂšme. Elle permet Ă©galement lâarrĂȘt anticipĂ© de certaines simulations inutiles afin de rĂ©duire au maximum la durĂ©e de lâoptimisation. La reprĂ©sentation des mĂ©thodes dâoptimisation sous formes de modĂšles simulables apporte Ă©galement un Ă©lĂ©ment de rĂ©ponse dans le choix et le paramĂ©trage des algorithmes. Grace Ă lâusage de la simulation, diffĂ©rents algorithmes et paramĂštres peuvent ĂȘtre utilisĂ©s pour un mĂȘme processus dâoptimisation. Ces changements sont Ă©galement influencĂ©s par les rĂ©sultats observĂ©s et permettent une adaptation automatique de lâoptimisation aux spĂ©cificitĂ©s connues et/ou cachĂ©es du problĂšme Ă©tudiĂ© ainsi quâĂ ses diffĂ©rentes Ă©tapes de rĂ©solution.Lâarchitecture de modĂšle que nous proposons a Ă©tĂ© validĂ©e sur trois problĂšmes distincts : lâoptimisation de paramĂštres pour des fonctions mathĂ©matiques, lâoptimisation spatialisĂ©e dâun dĂ©ploiement de rĂ©seau de capteurs sans fil, lâoptimisation temporisĂ©e de traitements mĂ©dicaux. La gĂ©nĂ©ricitĂ© de nos concepts et la modularitĂ© de nos modĂšles ont permis de mettre en avant la facilitĂ© dâutilisation de notre outil. Au niveau des performances, lâinterruption de certaines simulations ainsi que dynamisme de lâoptimisation ont permis lâobtention de solutions de qualitĂ© supĂ©rieure dans des temps infĂ©rieurs