Une approche qualitative pour la prise de décision sous contraintes non-fonctionnelles dans le cadre d’une composition agile de services

Service composition implementation, in a Web and business context, opens many investigation and improvements prospects. The contributions in this thesis are then intended to perform a particularly dynamic and flexible composition, able to take into account multiple non-functional constraints. They revolve around the concepts of active, useful and agile composition.Active composition is able to effectively complement dynamic approaches, in order to improve their capability to adapt to non-functional changes. It relies on a transposition of the late-binding principle to the SSOA context, then able to integrate the current QoS values of services at execution time. Useful composition is linked to our new LCP-net formalism for expressing user preferences. The elicitation of non-functional preferences, established between services QoS properties and their values, will afterward provide a total or almost total order over each candidate services sets, dur- ing service selection. Finally, agile composition is the “sum” of the last two, where we lay the groundwork for global QoS management during processes execution.La mise en œuvre d’une composition de services, dans le contexte de l’entreprise et du Web, ouvre la perspective de nombreux champs d’investigations et d’améliorations. Les contributions de cette thèse ont alors pour vocation de réaliser une composition particulièrement dynamique, souple, et capable de prendre en compte de multiples contraintes non-fonctionnelles. Elles s’articulent autour des concepts de composition active, utile et agile.La composition active est à même de compléter efficacement les approches dynamiques classiques, pour en améliorer les capacités d’adaptation aux changements non-fonctionnels. Elle repose sur une transposition du principe de liaison tardive au contexte des SSOA, alors disposé pour intégrer la QoS courante des services à l’exécution. La composition utile est liée à notre nouveau formalisme LCP-net pour l’expression de préférences utilisateur. L’élicitation de préférences non- fonctionnelles, établies entre les propriétés de QoS des services et leurs valeurs, permet d’obtenir un ordre total ou quasi total sur chaque ensemble de services candidats lors de leur sélection. Enfin, la composition agile correspond à la “somme” des deux précédentes : il s’agit d’une utilisation habile des préférences utilisateurs LCP-net lors de la liaison tardive des services. Nous y posons aussi les bases d’une gestion de la QoS globale des processus métiers

La gouvernance SOA pour une approche de conception de Système d'Information de Médiation : réconciliation non-fonctionnelle de services pour mettre en œuvre les processus métier

Over the last years, the globalization, the increase of customers requirements, and the constant search for lower costs, have induced a steep complexity of organization's management. Therefore, inter-organizational collaboration becomes essential to maintain and enhance the competitiveness of enterprises. In this context, the information system may, depending on its flexibility and its robustness, hamper or facilitate this collaboration. One approach to resolve this problem has been taken by the MISE (Mediation Information System Engineering) project. It aims to provide an effective implementation of a collaborative information system, based on Model-Driven Engineering, coupled with a Business Process Management approach (BPM) and supported by Service-Oriented Architecture (SOA). This solution consists in two steps: (i) the generation of a business processes map from the description of a collaborative situation (business level), and (ii) the transformation of these process models into an executable system (technical level). The works detailed in this PhD take roots in this solution and improve it by adding non-functional aspects management during the transition from the business level to the technical level. We present an approach that: first (i) annotates the business activities with Non-Functional Requirements (NFR) in the processes modelling stage, second (ii) rationalizes the management of services and their non-functional properties through SOA Governance, and third (iii) makes a non-functional reconciliation between activities and services. We validate our approach through two prototypes: Petals BPM-NFR for modelling and non-functional annotation of business process, and EasierGov-NFR for the governance of services and their non- functional properties, and the non-functional reconciliation. A case study illustrates our approach to demonstrate its applicability. This work is supported by the FP7 European project CHOReOS.Depuis plusieurs années, la mondialisation du marché, l'augmentation des exigences des clients, et la recherche permanente d'une baisse des coûts induisent un accroissement fort de la complexité du monde industriel. Ainsi, la collaboration inter-organisationnelle devient essentielle pour maintenir et renforcer la compétitivité des entreprises. Dans cette optique, le système d'information peut, selon sa flexibilité et sa robustesse, freiner ou faciliter cette collaboration. Cette problématique est le point de départ du projet MISE (Mediation Information System Engineering) qui propose une solution pour la conception et la réalisation d'un système d'information collaboratif. Cette solution se base sur une démarche d'ingénierie dirigée par les modèles, couplée à une approche Business Process Management (BPM) et reposant sur les Architectures Orientées Services (SOA). Cette démarche se déroule en deux étapes : (i) la génération d'une cartographie de processus répondant à une situation collaborative (niveau métier), et (ii) sa transformation en un système exécutable (niveau technique). Les travaux présentés dans ce manuscrit s'inscrivent dans cette démarche. Ils s'intéressent en particulier au passage du niveau métier vers le niveau technique en se focalisant sur les aspects non-fonctionnels. Nous présentons une approche permettant (i) d'annoter les activités métier à l'aide d'exigences non-fonctionnelles lors de la modélisation des processus collaboratifs, (ii) de rationaliser la gestion des services et leurs propriétés non-fonctionnelles au moyen de la Gouvernance SOA, et enfin (iii) de faire une réconciliation non-fonctionnelle entre les activités et les services. Nous avons validé les concepts de notre approche au travers de deux prototypes : Petals BPM-NFR pour la modélisation et l'annotation non-fonctionnelle des processus métier, et EasierGov-NFR pour la gouvernance des services et leurs propriétés non-fonctionnelles ainsi que la réconciliation non-fonctionnelle. Un cas d'étude illustre notre approche pour prouver son applicabilité. Ces travaux s'inscrivent au sein du projet européen FP7 CHOReOS

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

Vers une approche d’adaptation dynamique et temps-réel du contenu informationnel d’une interface utilisateur dans un environnement ubiquitaire

Ubiquitous environments are often considered highly dynamic environments and the contextual information can change at runtime. User interface should provide the right information for the right person at the right time. Certainly, such objective can be achieved only when we deduce the realtime user’s requirements in terms of information and present this information to the user according to his current context of use. The specific goal of our research is to improve the adaptation process while improving models at runtime. A fixed model cannot handle the high dynamic in such an environment. The model can progress and change its structure to better deduce the user’s requirements. Selecting the appropriate model is not that easy. To address this problem, adaptation strategies will be based on evolutionary models. Such models can be created while integrating progressively a range of elementary actions or undergo modifications and changes as the result of interactions with the user and through reinterpretations of existing models stored by the acquisition of preceding knowledge. Our approach takes advantage of OWL-S’s properties in order to describe the dynamic functioning of Petri-nets models. We formulate a Petri-nets based elementary action by using an OWL-S atomic process. And then, we progressively compose a set of elementary actions to formulate a Petri-nets based activity. The presented method lays a sound foundation for dynamic composition of Petri-nets based modeling.L’adaptation au contexte suivant notre cadre d’étude peut être définie par la flexibilité des interfaces utilisateur à évoluer au cours de l’interaction en fonction du contexte de l’utilisateur. Et puisque généralement la pertinence des modèles dépend de la qualité de l’adaptation dynamique de l’interface, l’adaptation qui se base sur un modèle fixe de fonctionnement n’est plus appropriée dans les environnements ubiquitaires. Le Contexte a tendance à varier énormément au cours de l’interaction avec l’utilisateur dans un environnement très dynamique. D’où, la déduction de l’information nécessaire au moment approprié pour un utilisateur quelconque exige une plus grande flexibilité, ainsi une méthode statique de fonctionnement est certainement insuffisante. Cette complexité croit lorsque les informations fournies à l’utilisateur doivent correspondre à certaines caractéristiques spécifiques et individuelles des utilisateurs. Une approche de modélisation dynamique a été soigneusement décrite. Nous y avons démontré l’adaptation temps-réel des informations fournies à l’utilisateur à ses spécificités, à ses préférences, à son activité en cours et au changement de son contexte d’usage. L’utilisateur se situant dans un environnement ubiquitaire arrivera nécessairement à recevoir sur son interface l’information dont il a besoin. En procédant de cette manière, nous nous sommes parvenu implicitement à aider l’utilisateur à accomplir sa tâche en cours. Il s’agit, en fait, de la principale motivation de l’Informatique Ubiquitaire que notre stratégie nous a permis, entre autres, de la respecter

Un environnement sémantique à base d'agents pour la formation à distance (E-Learning)

Aujourd’hui, les établissements d’enseignement, tels que les universités, de plus en plus offrent des contenus d’E -Learning. Certains de ces cours sont utilisés avec l'enseignement traditionnel (face à face ou présentiel), tandis que d'autres sont utilisés entièrement en ligne. La création de contenu d'apprentissage est une tâche principale dans tous les environnements d'apprentissage en ligne. Les contraintes de réduire au minimum le temps nécessaire pour développer un contenu d'apprentissage, d'augmenter sa qualité scientifique et de l'adapter à de nombreuses situations (contenu adaptatif), ont été un principal objectif et donc plusieurs approches et méthodes ont été proposées. En outre, les caractéristiques intellectuelles et sociales, ainsi que les styles d'apprentissage des individus, peuvent être très différents. Ces différences conduisent les personnes à adapter le contenu d'apprentissage en tenant compte des profils des apprenants et de leurs objectifs et caractéristiques. Cette recherche ouvre des portes pour les systèmes d'apprentissage avancées, qui fournissent aux apprenants immédiatement, des contenus d’apprentissage adaptés selon plusieurs critères de chaque apprenant. Alors que, il ne peut pas être pratique si nous n'avons pas plus d'informations sur l'apprenant et le contenu d'apprentissage (objectifs d'apprentissage, les prérequis, préférences, niveaux ...etc). Par conséquent, nous développons un système collaboratif, où plusieurs auteurs travaillent en collaboration, pour créer et annoter le contenu éducatif en utilisant le système multi-agents. La contribution de notre système est l'hybridation des techniques d'adaptation avec celles de la collaboration et du Web sémantique (ontologie, annotation). Nous représentons les profils des apprenants et le contenu d'apprentissage en utilisant des ontologies et des annotations pour répondre à la diversité et aux besoins individuelles des apprenants. Nous utilisons le paradigme agent, dans notre système, pour bénéficier des points forts de ce paradigme tels que la modularité, autonomie, flexibilité... etc

Vers une Composition Dynamique des Services Web: une approche de Composabilité Offline

Dynamic composition remains one of the key aims of Web services technology. While they are designed to be aggregated and work together, Web services can be simultaneously implemented independently and use different standards or models. Therefore, their dynamic composition process is complex and time-consuming. Checking the possibility of connecting services (composability) enhances significantly this process’s efficiency and accuracy. In most works relating to Web services composition, the composability of two services or service operations is often limited to the process of semantic and/or syntactic matching of the inputs and outputs of the services or the operations concerned, and does not deal with the consistency of technical, non-functional, structural or contextual properties of the two services.In order to achieve efficient composition plans and optimize dynamic composition time, this work suggests an offline composability approach. The latter aims at identifying all the services which can be composed at different levels, as a preliminary, the process of construction of composition plans to be performed dynamically.It defines beforehand a multi-aspect Web service description model, which is aligned with the W3C specifications, namely, WSDL 2.0, SAWSDL and WS-Policy 1.5. This model incorporates the descriptive properties provided by these three standards and enriches them with new properties, in order to get as much information about a Web service, while remaining compliant with the standards. Based on this descriptive model, our approach identifies the descriptive properties involved in the offline composability of services and defines a set of multi-aspect rules which use this information in order to deal with the aspects of composability of two Web service operations: functional, non-functional, contextual, data-driven and technical. This approach defines also the overall method of automatic checking of the aspects of offline composability of two operations. This method consists of three main phases: (i) extraction and storage of composability information from SAWSDL, WSDL 2.0 and WS-Policy files, (ii) automatic checking of the offline composability of two operations using an algorithm that we have developed for this purpose, and (iii) traceability of the operation composability results. An experimentation part is presented within the framework of this research so as to clarify the use of the developed offline composability mechanisms.La composition dynamique reste un des objectifs clé de la technologie des services Web. Alors qu'ils sont conçus pour être agrégés et collaborer ensemble, les services Web peuvent en même temps être mis en œuvre indépendamment et utiliser des normes ou modèles différents. Par conséquent, leur processus de composition dynamique s’avère complexe et coûteux en temps. Vérifier la possibilité de connecter des services (la composabilité) en amont permet d’accroître considérablement, l'efficacité et l'exactitude de ce processus. Dans la plupart des travaux sur la composition des services Web, la composabilité de deux services ou opérations de services se limite souvent aux processus d’appariement sémantique et/ou syntaxique des entrées et sorties des services ou opérations concernés, et ne traite pas la cohérence des propriétés techniques, non-fonctionnelles, structurelles ou contextuelles des deux services. Dans le but d’aboutir à des plans de composition efficaces et d’optimiser le temps de composition dynamique, notre recherche propose une approche de composabilité offline. Cette approche consiste à identifier l’ensemble de services composables à différents niveaux, en amont du processus de construction des plans de composition devant être effectué de façon dynamique. Elle définit d’abord un modèle de description de services Web multi-aspects qui s’aligne avec les spécifications W3C, à savoir, WSDL 2.0, SAWSDL et WS-Policy 1.5. Ce modèle intègre les propriétés descriptives prévues par ces trois standards et les enrichit par de nouvelles propriétés, dans le but de capturer le maximum d’informations sur un service Web, tout en restant conforme aux standards. Sur la base de ce modèle descriptif, notre approche identifie les propriétés descriptives impliquées dans la composabilité offline des services et définit six règles multi-aspects qui exploitent ces informations pour traiter les aspects de composabilité de deux opérations de services Web : fonctionnel, non-fonctionnel, contextuel, orienté données et technique. Nous définissons aussi une démarche globale de vérification automatique des aspects de composabilité offline de deux opérations. Cette démarche comprend trois principales phases : (i) l’extraction et le stockage des informations de composabilité à partir des fichiers SAWSDL, WSDL 2.0 et WS-Policy, (ii) la vérification automatique de la composabilité offline de deux opérations par l’algorithme que nous avons développé à cette fin, et enfin (iii) la traçabilité des résultats de composabilité des opérations. La faisabilité de cette démarche a été démontrée par le dispositif de composabilité offline que nous avons réalisé

E-CARe (une méthode d'ingénierie des systèmes d'information ubiquitaires)

L'apparition des Systèmes d'Information ubiquitaires ou pervasifs est issue de l'émergence de nouvelles technologies fournissant au système une vision de son environnement, de l'environnement de ses utilisateurs ainsi que de leurs profils. Grâce à ces données formant le contexte de l'application, il est possible de fournir des services personnalisés, pertinents et ciblés. Mais, le problème qui se pose à ce niveau concerne le degré d'adaptation, de prise de décision à la place de l'utilisateur et de l'identification des données contextuelles nécessaires et suffisantes pour ces services. Ceci est dû à un déséquilibre entre les avancées des technologies et de leurs applications (qui reçoivent un grand intérêt de la part de la recherche et de l'industrie) et les méthodes et démarches de développement et d'ingénierie spécifiques aux systèmes ubiquitaires. Notre objectif dans ce travail de thèse est de proposer une méthode d'ingénierie des SI ubiquitaires en considérant les différentes exigences reliées à la nature mobile et grande échelle de ces systèmes. Cette méthode est basée sur une démarche de développement qui fait usage d'un ensemble de métamodèles et de langages génériques favorisant la spécification complète de ces systèmes. Cette démarche sépare les spécifications fonctionnelles, techniques et ubiquitaires. Les spécifications ubiquitaires permettent de définir des modèles structurels et événementiels du contexte respectant les exigences des utilisateurs et les contraintes de sécurité et supportant les fonctionnalités d'adaptation et de sensibilité au contexte. Cette approche orientée évènements est consolidée par l'adoption d'une architecture de traitement des évènements. Notre démarche E-CARe est une intégration des spécifications ubiquitaires dans une démarche classique de conception des SI pour garantir la couverture des spécifications fonctionnelles et techniques. Les applications d'assistance représentent un cas d'étude idéal pour cette démarche qui s'intéresse au domaine des transports, fortement dépendant de l'environnement et des évènements ambiants.Ubiquitous Information Systems appeared as a consequence to emerging and evolving communication and mobile technologies providing the system with information on its environment, the environment of its users and their profiles. These data constitute the application context and are used to provide personalized, targeted and relevant services. However, ubiquitous services face some difficulties and challenges concerning specially needed contextual data, adaptation degree and computerized decision making. This is due to the gap between advanced ubiquitous services and their applications, and methods and processes for developing and engineering ubiquitous systems. Our goal in this thesis is to propose an engineering method for ubiquitous Information Systems considering different requirements resulting from the mobile and high scalable nature of these systems. The proposed method is based on a development process and a set of generic metamodels and languages facilitating a complete system specification and implementation. The proposed process separates functional, technical and ubiquitous specifications. Ubiquitous specifications enable the structural and event based context models definition while considering user requirements and security requirements. Adaptation and context awareness functionalities are supported by structural and dynamic context models. The proposed event oriented approach is enhanced by the adoption of an event processing architecture. Ubiquitous specifications are integrated into a classical information systems engineering process to constitute the E-CARe process including functional and technical specifications. Our propositions are used to design a user assistance application in the transport domain, highly dependent on the ambient environment and events.SAVOIE-SCD - Bib.électronique (730659901) / SudocGRENOBLE1/INP-Bib.électronique (384210012) / SudocGRENOBLE2/3-Bib.électronique (384219901) / SudocSudocFranceF

Gestion de contexte pour l'optimisation de l'accès et l'adaptation des services sur des environnements hétérogènes

Dans le domaine des TIC, les services de demain seront certainement basés sur des systèmes ubiquitaires, omniprésents et pervasifs. Ces systèmes devront prendre en considération différents paramètres provenant de l environnement de l utilisateur, c est à dire son contexte. Le contexte de l utilisateur peut être composé d informations statiques ou dynamiques, objectives ou subjectives, quantitatives ou qualitatives. Il peut inclure des données telles que la localisation géographique, les caractéristiques du terminal utilisé, la température ambiante, l humeur de l utilisateur. Afin d améliorer la QoS et la QoE, les services et les systèmes doivent être adaptés aux changements du contexte des utilisateurs. Le contexte doit donc être collecté et interprété et les règles d adaptation du système doivent être définies. Sur les systèmes étendus, riches, dynamiques et hétérogènes, tels que ceux considéré dans le cadre de cette thèse, ces opérations doivent être automatisées. Vu la quantité et la complexité des données contextuelles à considérer, l utilisation de la sémantique dans la gestion de contexte peut faciliter cette automatisation et ouvrir la porte au raisonnement et à l adaptation automatiques. Aujourd hui, peu de solutions viables existent pour cette problématique. Nous proposons alors d utiliser et d adapter des mécanismes et technologies provenant du web sémantique pour décrire et manipuler les informations de contexte. Dans un premier temps, nous avons proposé une méthodologie de conception qui nous permit de proposer Ubiquity-Ont : une ontologie générique au domaine des TIC, flexible et extensible. Les données de contexte ont alors été décrites sous forme de concepts et d instances, reliés par des relations sémantiques. Nous avons ensuite proposé une architecture overlay, composée de deux niveaux de vitalisation et permettant d intégrer un gestionnaire de contexte, basé sur la sémantique, sur des environnements réseaux et services. Cette solution overlay permet de (a) masquer l hétérogénéité des composants du système et (b) d augmenter virtuellement les entités du système existant par les capacités nécessaires à la manipulation et au raisonnement sur les données sémantiques du contexte. Nos propositions ont étés implémentées et testées sur une plateforme réelle et appliquées à deux cas d études : Gestion de la mobilité sur des environnements de réseaux d accès hétérogènes et Optimisation de la consommation d énergie dans les terminaux mobilesFuture Information and Telecommunication Systems are expected to be pervasive and ubiquitous solutions, able to consider users context and to automatically adapt to their environments. Traditional configuration and management tools are not adapted. The richness, the heterogeneity and the complexity of the upcoming systems require automated solutions able to gather contextual information, to reason on them and to make the appropriate adaptation decisions. The representation and the sharing of contextual information is a key issue. In this thesis, we proposed and used a methodology to conceive Ubiquity-Ont , a generic ontology dedicated to Information and Telecommunication Systems. Contextual information are the described through semantic concepts, instances and relations. We then proposed an overlay architecture, composed of two virtualization layers that can integrate a semantic context management framework over existing networking environments. This architecture is able (a) to hide any heterogeneity among the system components and (b) to augment the different entities with additional capacities for context gathering, reasoning and sharing operations. The proposed solutions were then implemented and tested in Lab for two applications. The fisrt is related to mobility management over heterogeneous Wireless Networks and the second aims to power optimization on mobile terminals. These two case studies helped in proving and enhancing the proposed solutionsEVRY-INT (912282302) / SudocSudocFranceF

Composition de service web dans le cloud computing

Les travaux de recherche menés autour de la composions de service web dans le cloud computing jusqu’à maintenant, représente une tentative pour résoudre le problème et il n’y pas aucune solution qui est considéré totalement optimale. La difficulté réside dans deux point : Tout d'abord, l'anticipation de tous les services nécessaires peut être un problème très difficile, surtout en cas de service de logiciel, car ils sont connus pour être des services simples et atomiques, publiés par différents éditeurs. Le deuxième défi est la sélection de l'optimal global service composé peut être considéré comme un problème d'optimisation NP-difficile. Dans cette thèse, nous concentrons sur la composition des services automatiques dans l'environnement multi clouds, par conséquent, nous utilisons l'algorithme Intelligent Water Drops, et une technique de programmation linéaire pour décider quelles bases de cloud à sélectionner pour la création du service composé