Ontologies, web sémantique et elearning : vers la composition automatique des objets d'apprentissage fondée sur les ontologies et les théories pédagogiques

Un des grands défis de l'apprentissage en ligne est la difficulté de composition des scénarios de formation à partir des objets d'apprentissages sémantiquement référencés pour répondre aux besoins spécifiques de formation. Un tel travail demande l'acquisition des connaissances du domaine qui repose généralement sur des experts humains du domaine et sur un processus d'explicitation de leurs connaissances. Il en est de même pour les principes devant guider la composition des scénarios afin de garantir leur qualité (valeurs pédagogiques). Répondre rapidement à ces besoins d'apprentissage par la proposition d'un contenu approprié ainsi qu'un cheminement d'apprentissage efficace et pédagogiquement valide est une nécessité, tant dans la formation classique en ligne que dans la formation en milieu industriel. L'offre d'une solution permettant d'atteindre un tel objectif contribuerait à une économie de coûts liés à la formation. Ce mémoire rend compte d'un travail visant à proposer une solution novatrice pour générer un contenu sur mesure (selon un besoin précis) et ainsi qu'un parcours pédagogiquement valide de celui-ci. La méthode s'appuie essentiellement sur une ontologie du domaine pour sélectionner les éléments de contenus appropriés (ou objets d'apprentissage) et sur un ensemble de principes pédagogiques explicites pour les structurer. Après un état de l'art conséquent qui met en perspectives l'ensemble des domaines en jeu (elearning, web sémantique et ingénierie ontologique), les standards disponibles dans le domaine du elearning pour la gestion des contenus d'apprentissage, et les problèmes de composition automatique (fondée ou non sur les ontologies) des objets d'apprentissage, une architecture générale de l'approche proposée est présentée, illustrant clairement les éléments qui soutiennent le processus de composition. Ce dernier comporte essentiellement trois (3) étapes : la sélection des ressources pertinentes, leur organisation (par la prise en compte des contraintes de référencement sémantique réalisé à partir de l'ontologie du domaine) et la scénarisation pédagogique qui prend en compte les principes de la théorie pédagogique sélectionnée. Un modèle définissant les opérateurs essentiels est proposé ainsi que des algorithmes qui implémentent les différents services. Un outil a été réalisé et testé avec des contenus d'un cours de programmation en Java.\ud ______________________________________________________________________________ \ud MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : elearning, web sémantique, ontologies, objets d'apprentissage, théories pédagogiques, composition automatique des objets d'apprentissage

Une méthode d'agrégation de composants logiciels dirigée par les métadonnées et les modèles

Le composant logiciel est devenu l'unité de base pour le développement des systèmes complexes. Plusieurs travaux ont contribué à la construction de logiciel à base de composants et leur modèle. Cependant, il existe peu d'approches et d'heuristiques baseés sur les métadonnées qui assistent les architectes pour référencer, rechercher et évaluer les composants participants dans une agrégation avant la phase d'implémentation. Dans cette thèse, nous proposons une méthode d'agrégation de composants logiciels dirigés par les métadonnées des compodant et les modèles de leur agrégat. Cette méthode caractérise le composant par les métadonnées multidimensionnelles. elles assiste les parties prenantes dans le référencement et la recherche des composants. Elle propose une phase inédite d'analyse de faisabilité qui s'appuie sur un processus et des règles d'évaluation de la faisabilité d'agrégation dirigée par les métadonnées des compsants participants. Nous avons défini un cadre de travail qui a servi de support à notre méthode durant des mises en oeuvre dans des contextes d'agrégation réels. ces réalisations concrètes nous ont permis de valider l'utilisabilité et l'utilité de notre méthode en nous basant sur notre processus de validation et sur ses indicateurs de mesure. dans le future, nous préconisons que les activités de référencement de recherche et d'évaluation de la faisabilité de notre processus supportent l'automatisation afin de systématiser en partie son utilisation. La prise en compte des paramètres financiers aux activités e notre processus de développement aidera les gestionnaires dans l'estimation des efforts des projets d'agrégation et par conséquent dans la prise de décision quant à leur faisabilité financière. Ceci enrichira le manque des aspectes financiers et économiques dans les approches de développement à base de composants (Mili, Mili, Yacoub, & Addy, 2002

Étude comparative de serveurs multiterminologiques dans le contexte d’une plateforme d’échange de données de santé ontologiquement annotées

Encore aujourd’hui, l’utilisation de systèmes d’information de santé est souvent problématique en raison de l’absence d’un référentiel sémantique et d’une classification unifiée des données des patients. Cette absence est en grande partie attribuable à l’hétérogénéité des sources sur lesquelles reposent ces systèmes. Cette hétérogénéité nuit en outre au partage des données entre les cliniciens, les chercheurs et les administrateurs au sein et entre les réseaux de santé, partage qui serait pourtant bénéfique autant pour la recherche en santé qu’à la pratique de soins. Une première étape dans la résolution de ces problèmes consiste à classer correctement les données en recourant à des terminologies au moyen de serveurs multiterminologiques (SMT). Ces derniers modélisent les terminologies, en plus de fournir une gamme de services permettant de définir et de mettre en correspondance plusieurs terminologies. Dans ce mémoire, nous cherchons un tel serveur qui aurait le potentiel d’être intégré à une démarche de Système de santé apprenant (SSA) et plus particulièrement à la Plateforme apprenante pour la recherche en santé et services sociaux (PARS3) qui propose un service sûr d’accès aux données de santé ontologiquement annotées. Une méthodologie de comparaison des serveurs a été mise en place afin d’évaluer les performances de chacun en termes d’utilisabilité, ainsi que de capacité à définir de nouvelles terminologies propres à des acteurs particuliers. Ce mémoire utilise une comparaison euristique en regard d’un ensemble de critères basés sur les besoins des utilisateurs, les propriétés des serveurs et des artéfacts qui leur sont liés. Cette comparaison prend en compte les fonctions accessibles à l’utilisateur par l’interface personne-machine ainsi que les fonctions accessibles à des services par l’entremise d’une interface machine-machine. Il est ressorti de cette comparaison qu’aucun des serveurs étudiés ne répondait adéquatement aux besoins. Cela a néanmoins permis d’identifier les fonctionnalités faisant défaut. Finalement, à partir de ces résultats, il a fallu trancher à savoir s’il était plus profitable de développer un serveur propre ou d’améliorer un serveur existant afin qu’il réponde aux exigences requises. Il en résulte que le développement d’un nouveau serveur serait plus avantageux

CONCEPTION ET MANIPULATION DE BASES DE DONNEES DIMENSIONNELLES À CONTRAINTES

This thesis defines a constraint-based model dedicated to multidimensional databases. The defined model represents data through a constellation of facts (subjects of analyse) associated to dimensions (axis of analyse), which are possibly shared. Each dimension is organised according to several hierarchies (views of analyse) integrating several levels of data granularity. In order to insure data consistency, 5 semantic constraints (exclusion, inclusion, partition, simultaneity, totality) are introduced, which can be intra-dimension or inter-dimensions. The intra-dimension constraints allow the expression of constraints between hierarchies within a same dimension whereas the inter-dimensions constraints focus on hierarchies of distinct dimensions. The repercussions of these constraints on multidimensional manipulations are studied and OLAP operator extensions are provided.L'accroissement du volume de données dans les systèmes d'information est de nos jours une réalité à laquelle chaque entreprise doit faire face. Notamment, elle doit permettre à ses responsables de déceler les informations pertinentes afin de prendre les bonnes décisions dans les plus brefs délais. Les systèmes décisionnels répondent à ces besoins en proposant des modèles et des techniques de manipulation des données. Dans le cadre de ces systèmes, mes travaux de thèse consistent à étudier la modélisation des données décisionnelles et à proposer un langage de manipulation adapté. Dans un premier temps, nous proposons un modèle dimensionnel organisant les données en une constellation de faits (sujets d'analyse) associés à des dimensions (axes d'analyse) pouvant être partagées. Notre modèle assure une plus grande cohérence des données par sa propriété de multi instanciations qui permet de spécifier des conditions d'appartenance des instances des dimensions aux hiérarchies. De plus, nous avons défini des contraintes exprimant des relations sémantiques entre les hiérarchies intra et inter dimensions (Inclusion, Exclusion, Totalité, Partition, Simultanéité). Au niveau de la manipulation des données, nous avons redéfini les opérateurs dimensionnels afin de permettre à l'utilisateur de mieux définir ses besoins en précisant l'ensemble des instances à analyser. Cette extension a permis d'éviter les incohérences lors de la manipulation des données dimensionnelles. Nous avons étudié également l'impact de ces contraintes sur l'optimisation des manipulations basée sur la technique de matérialisation des vues. La prise en compte des contraintes sémantiques a permis de supprimer des vues incohérentes et de réduire le nombre de vues candidates à la matérialisation. Dans un second temps, nous proposons un processus de conception d'un schéma dimensionnel comportant une démarche descendante, basée sur les besoins des décideurs, et une démarche ascendante basée sur les données sources. Une phase de confrontation, permet d'intégrer les résultats des deux démarches pour obtenir un schéma dimensionnel en constellation intégrant à la fois les besoins des décideurs et les données sources. Afin de valider nos propositions, nous avons développé un outil d'aide à la conception de schémas dimensionnels contraints intitulé GMAG (Générateur de MAGasin de données dimensionnelles)

Méthode de construction d'entrepôt de données temporalisé pour un système informationnel de santé

Des systèmes informationnels de santé (SIS) ont été mis en place au cours des 20 dernières années pour soutenir les processus de soins, les tâches administratives et les activités de recherche ainsi que pour assurer la gestion raisonnée des établissements de santé. Un entrepôt de données (ED) doit être créé à partir de nombreuses sources de données hétérogènes afin de rendre les données exploitables d’une façon uniforme au sein des SIS. La temporalisation de cet entrepôt est rapidement devenue un enjeu crucial afin de garder les traces de l’évolution des données et d’améliorer la prise de décision clinique. L’entrepôt de données temporalisé (EDT) requiert l’application de règles systématiques afin de garantir l’intégrité et la qualité des données. Générer le schéma temporel d’un EDT est une tâche complexe. Plusieurs questions se posent dès lors, dont celles-ci : (a) Quel modèle temporel est le mieux adapté à l’automatisation de la construction d’un EDT (plus particulièrement dans le domaine de la santé)? (b) Quelles propriétés peut-on garantir formellement, suite à cette construction? D’une part, le volume du schéma de données nécessite d’importantes ressources humaines et financières, et d’autre part, plusieurs modèles temporels existent, mais ils ne sont pas formalisés ou non généraux. Les concepteurs s’en remettent donc le plus souvent à des règles de pratiques variées, floues, incomplètes et non validées. Dans ce travail, un cadre de référence permettant de formaliser, de généraliser et d’opérationnaliser des modèles temporels est défini. Deux modèles : BCDM et TRM sont présentés selon le cadre de référence avec leurs contraintes d’intégrité, leurs algorithmes de construction et une liste des prolongements requis. Il en résulte qu’il est désormais possible de s’affranchir des règles de pratique imprécises et de temporaliser un entrepôt en se fondant sur une méthode rigoureuse aux propriétés démontrables basées sur des critères fondamentaux (théorie relationnelle), des critères de conception reconnus et explicites (normalisation)

SOA : les impacts sur le cycle de vie du projet de développement logiciel

Conceptualisée par le Gartner Group, leader mondial dans la fourniture de recherches et d'analyses dans l'industrie des technologies de l'information (TI), la notion d'architecture axée sur les services (notée SOA pour Service Oriented Architecture) est présentée comme le bon modèle pour le développement des applications d'entreprise, aujourd'hui et dans le futur (Marks et Bell, 2006). Selon une étude effectuée par le Gartner Group, plus de 75 % des projets d'entreprise, à partir de 2008, reposeront sur les principes de SOA. Ce chiffre donne une idée sur l'ampleur du « phénomène » SOA, qui suscite tant d'intérêt de la part des chercheurs. Cependant, d'après la littérature, le développement d'applications d'entreprise fondées sur SOA présente de nouveaux défis: apparition de nouvelles activités, de nouveaux rôles et de nouvelles tâches au niveau de l'entreprise; nécessité d'avoir de nouveaux outils de support au développement; incapacité des méthodes de développement traditionnelles à soutenir le développement axé sur les services; etc. Des ajustements doivent donc être apportés au cycle de vie du projet de développement logiciel pour pouvoir s'adapter à cette nouvelle façon de construire les applications d'entreprise, et permettre, par conséquent, une gestion de projet plus efficace. L'objectif de notre recherche est de savoir si la mise en oeuvre d'une SOA par une organisation apporte des changements aux rôles et aux tâches du cycle de vie du projet de développement logiciel. Pour atteindre son objectif, notre recherche prend en considération les aspects spécifiques soulignés dans la littérature SOA, ainsi que les résultats d'une étude de cas exploratoire menée auprès de deux organisations ayant entamé une initiative SOA. La conclusion à laquelle nous sommes parvenus est que SOA introduit de nouvelles pratiques au niveau de l'organisation qui refaçonnent, lors des projets de développement logiciel, les rôles existants et les tâches qui leurs sont associées. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Architecture axée sur les services, Développement axé sur les services, Cycle de vie du projet de développement logiciel, Rôles

Un système de composants distribué pour les réseaux de capteurs sans-fils

L'utilisation de réseaux de capteurs sans-fils (RCSF) se développe dans de nombreux domaines où l'informatique doit être intégrée au plus proche de l'environnement. Ce principe appelé informatique omniprésente se popularise par des applications dans de multiples domaines, de la domotique à l'étude d'environnements naturels en passant par la régulation des transports ou encore la surveillance de bâtiments à risques. Si les RCSF présentent de bonnes perspectives pour le domaine de l'informatique omniprésente, le matériel utilisé présente souvent des capacités très limitées et il est souvent compliqué de développer des applications ou de configurer de tels réseaux. Des travaux récemment réalisés au laboratoire DOMUS amènent la vision d'une informatique omniprésente autonome qui permettrait à plusieurs éléments d'un réseau de s'organiser entre eux pour limiter les interventions humaines. Dans cette vision, la reprogrammation dynamique des noeuds est utilisée pour simplifier et alléger le processus de reconfiguration du réseau. Le présent projet s'est donc intéressé à la problématique de la reprogrammation des noeuds du réseau dans une optique future d'informatique omniprésente autonome adaptée aux RCSF. Le présent projet de maîtrise a permis dans un premier temps de mettre en place un cadriciel de programmation par composants adapté aux ressources contraintes des RCSF. Ce système de programmation par composants (POC) appelé Nodecom se place comme une amélioration par rapport aux solutions de POC déjà existantes. En effet, Nodecom présente la première architecture hybride permettant à la fois de programmer en utilisant des composants statiques et à la fois de pouvoir charger de nouveaux composants de manière dynamique. Cette architecture hybride a permis d'alléger l'impact du système de programmation par composants tout en conservant la possibilité de reprogrammer dynamiquement certains composants. Dans un second temps, le projet a consisté à réaliser un dépôt distribué de composants qui permet à chaque noeud de charger dynamiquement n'importe quel composant publié à travers le réseau. Dans ce dépôt distribué, chaque noeud peut se voir attribuer le rôle de conserver une copie d'un fichier de composant dans sa mémoire locale. Pour ce faire, l'implémentation réalisée repose sur un algorithme de routage par clé inspiré des réseaux pair-à-pair traditionnels et adapté aux contraintes des plateformes utilisées. Les résultats de l'évaluation de ce système de composants distribué pour les réseaux de capteurs sans-fils sont encourageants puisqu'ils mettent en évidence les faibles besoins en mémoire du système. L'implémentation réalisée dans ce projet se place alors comme un bon support pour les travaux futurs qui chercheront à adapter la vision d'informatique omniprésente autonome au contexte des réseaux de capteurs sans-fils

Politiques des architectures numériques. Cheminements ethnographiques dans la conception d'alternatives à la centralisation des données

La thèse porte sur les architectures des systèmes et plateformes numériques dont elle s’attache à montrer la portée politique. Elle s'appuie sur un travail de terrain d'un an et demi dans le secteur agricole suisse, où deux projets de plateformes numériques sectorielles pour la gestion des données, l'une centralisée et l'autre distribuée, se sont opposés. Elle comprend cinq articles. Le 1er présente la démarche d’enquête, celle d'un discours non pas sur, mais avec les acteurs de terrain, dont l'ambition est de contribuer à la critique du discours des sciences sociales. Les articles 2 à 4 décrivent l'argument principal de la thèse. Les architectures des systèmes numériques sont politiques parce qu'elles incarnent des structures de gouvernance (article 2). Les architectures sont également politiques dans le sens où elles peuvent être utilisées pour favoriser ou prévenir des asymétries dans les relations de dépendance entre les acteurs appelés à utiliser ces systèmes (article 3). Enfin, elles sont politiques dans le sens où elles peuvent perturber les pratiques associées aux données des acteurs, jusqu'à menacer leur autonomie (article 4). Le 5ème et dernier article revient sur la notion d'architecture numérique et montre la portée d'une perspective processuelle sur celle-ci. L'originalité des contributions de la thèse réside dans cette perspective processuelle et sectorielle des architectures numériques. Elle ouvre sur un questionnement d'actualité sur le rôle des plateformes, et en particulier des plateformes alternatives, c'est-à-dire ne reposant ni sur la centralisation ni sur la standardisation des données, pour la constitution d'infrastructures informationnelles. -- The thesis focuses on the architectures of digital systems and platforms and explores their political significance. It is based on a year and a half of fieldwork in the Swiss agricultural sector, where two sectoral digital platform projects for data management, one centralised and the other distributed, were opposed. It consists of five articles. The first presents the research approach: a discourse not on, but with the actors in the field, whose ambition is to contribute to the critique of the social science discourse. Articles 2 to 4 describe the main argument of the thesis. The architectures of digital systems are political because they embody structures of governance (article 2). Architectures are also political in the sense that they can be used to promote or prevent asymmetries in the dependency relations between the actors called upon to use these systems (article 3). Finally, they are political in the sense that they can disrupt the practices associated with data of actors, to the point of threatening the latter’s autonomy (article 4). The fifth and last article returns to the notion of digital architecture and discusses the scope of its processual perspective. The originality of the contributions of the thesis lies in this processual and sectoral perspective of digital architectures. It opens up a questioning of the role of platforms for the constitution of information infrastructures, and in particular of alternative platforms, i.e., those that do not rely on the centralisation or the standardisation of data

Manuel de préservation numérique

Deuxième édition révisée du manuel de préservation numériqueComprend des références bibliographiques et webographique