Une approche pragmatique pour mesurer la qualité des applications à base de composants logiciels

Over the past decade, many companies proceeded with the introduction of component-oriented software technology in their development environments. The component paradigm that promotes the assembly of autonomous and reusable software bricks is indeed an interesting proposal to reduce development costs and maintenance while improving application quality. In this paradigm, as in all others, architects and developers need to evaluate as soon as possible the quality of what they produce, especially along the process of designing and coding. The code metrics are indispensable tools to do this. They provide, to a certain extent, the prediction of the quality of « external » component or architecture being encoded. Several proposals for metrics have been made in the literature especially for the component world. Unfortunately, none of the proposed metrics have been a serious study regarding their completeness, cohesion and especially for their ability to predict the external quality of developed artifacts. Even worse, the lack of support for these metrics with the code analysis tools in the market makes it impossible to be used in the industry. In this state, the prediction in a quantitative way and « a priori » the quality of their developments is impossible. The risk is therefore high for obtaining higher costs as a consequence of the late discovery of defects. In the context of this thesis, I propose a pragmatic solution to the problem. Based on the premise that much of the industrial frameworks are based on object-oriented technology, I have studied the possibility of using some « conventional » code metrics unpopular to component world, to evaluate component-based applications. Indeed, these metrics have the advantage of being well defined, known, equipped and especially to have been the subject of numerous empirical validations analyzing the predictive power for imperatives or objects codes. Among the existing metrics, I identified a subset of them which, by interpreting and applying to specific levels of granularity, can potentially provide guidance on the compliance of developers and architects of large principles of software engineering, particularly on the coupling and cohesion. These two principles are in fact the very source of the component paradigm. This subset has the ability to represent all aspects of a component-oriented application : internal view of a component, its interface and compositional view through architecture. This suite of metrics, identified by hand, was then applied to 10 open-source OSGi applications, in order to ensure, by studying of their distribution, that it effectively conveyed relevant information to the component world. I then built predictive models of external quality properties based on these internal metrics : reusability, failure, etc. The development of such models and the analysis of their power are only able to empirically validate the interest of the proposed metrics. It is also possible to compare the « power » of these models with other models from the literature specific to imperative and/or object world. I decided to build models that predict the existence and frequency of defects and bugs. To do this, I relied on external data from the history of changes and fixes a panel of 6 large mature OSGi projects (with a maintenance period of several years). Several statistical tools were used to build models, including principal component analysis and multivariate logistic regression. This study showed that it is possible to predict with these models 80% to 92% of frequently buggy components with reminders ranging from 89% to 98%, according to the evaluated projects. Models for predicting the existence of a defect are less reliable than the first type of model. This thesis confirms thus the interesting « practice » of using common and well equipped metrics to measure at the earliest application quality in the component world.Ces dernières années, de nombreuses entreprises ont introduit la technologie orientée composant dans leurs développements logiciels. Le paradigme composant, qui prône l’assemblage de briques logiciels autonomes et réutilisables, est en effet une proposition intéressante pour diminuer les coûts de développement et de maintenance tout en augmentant la qualité des applications. Dans ce paradigme, comme dans tous les autres, les architectes et les développeurs doivent pouvoir évaluer au plus tôt la qualité de ce qu’ils produisent, en particulier tout au long du processus de conception et de codage. Les métriques sur le code sont des outils indispensables pour ce faire. Elles permettent, dans une certaine mesure, de prédire la qualité « externe » d’un composant ou d’une architecture en cours de codage. Diverses propositions de métriques ont été faites dans la littérature spécifiquement pour le monde composant. Malheureusement, aucune des métriques proposées n’a fait l’objet d’une étude sérieuse quant à leur complétude, leur cohésion et surtout quant à leur aptitude à prédire la qualité externe des artefacts développés. Pire encore, l’absence de prise en charge de ces métriques par les outils d’analyse de code du marché rend impossible leur usage industriel. En l’état, la prédiction de manière quantitative et « a priori » de la qualité de leurs développements est impossible. Le risque est donc important d’une augmentation des coûts consécutive à la découverte tardive de défauts. Dans le cadre de cette thèse, je propose une réponse pragmatique à ce problème. Partant du constat qu’une grande partie des frameworks industriels reposent sur la technologie orientée objet, j’ai étudié la possibilité d’utiliser certaines des métriques de codes "classiques", non propres au monde composant, pour évaluer les applications à base de composants. Parmi les métriques existantes, j’ai identifié un sous-ensemble d’entre elles qui, en s’interprétant et en s’appliquant à certains niveaux de granularité, peuvent potentiellement donner des indications sur le respect par les développeurs et les architectes des grands principes de l’ingénierie logicielle, en particulier sur le couplage et la cohésion. Ces deux principes sont en effet à l’origine même du paradigme composant. Ce sous-ensemble devait être également susceptible de représenter toutes les facettes d’une application orientée composant : vue interne d’un composant, son interface et vue compositionnelle au travers l’architecture. Cette suite de métrique, identifiée à la main, a été ensuite appliquée sur 10 applications OSGi open- source afin de s’assurer, par une étude de leur distribution, qu’elle véhiculait effectivement pour le monde composant une information pertinente. J’ai ensuite construit des modèles prédictifs de propriétés qualité externes partant de ces métriques internes : réutilisation, défaillance, etc. J’ai décidé de construire des modèles qui permettent de prédire l’existence et la fréquence des défauts et les bugs. Pour ce faire, je me suis basée sur des données externes provenant de l’historique des modifications et des bugs d’un panel de 6 gros projets OSGi matures (avec une période de maintenance de plusieurs années). Plusieurs outils statistiques ont été mis en œuvre pour la construction des modèles, notamment l’analyse en composantes principales et la régression logistique multivariée. Cette étude a montré qu’il est possible de prévoir avec ces modèles 80% à 92% de composants fréquemment buggés avec des rappels allant de 89% à 98%, selon le projet évalué. Les modèles destinés à prévoir l’existence d’un défaut sont moins fiables que le premier type de modèle. Ce travail de thèse confirme ainsi l’intérêt « pratique » d’user de métriques communes et bien outillées pour mesurer au plus tôt la qualité des applications dans le monde composant

Réutilisation des processus d'affaires pour le développement de systèmes d'information

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal

Data acquisitions for electromyograms

Ce travail de bachelor est en relation étroite avec le projet de recherche NinaPro (Non-Invasive Adaptive Hand Prosthesis), un projet mené en collaboration avec le centre de recherche IDIAP (Institut d'Intelligence Artificielle Perceptive). Le but de ce projet est d’aider les personnes amputées de la main à améliorer l’apprentissage de l’utilisation de leur prothèse et à acquérir une plus large palette de mouvements. Ce projet se base sur une large récolte de données effectuée sur un ensemble de différents sujets. Les données récoltées consistent d’une part en des signaux musculaires émis par les sujets lors de l’exécution de certains mouvements et d’autre part en des données cliniques concernant les sujets (taille, âge, poids…) et les conditions d’acquisition des données (lieu, date, température de la pièce). Le but de ce travail de bachelor est de créer une base de données susceptible d’accueillir ces données. Cette base de données devra être accessible à divers intervenants via une interface web, afin de garantir un accès le plus large possible. Naturellement cette application web ne devra être accessible qu’aux personnes autorisées. Un système de droits devra donc être mis en place, ainsi que les outils permettant de l’administrer

Contribution à la modélisation des applications temps réel d'aide à la conduite

Advanced Driver Assistance Systems (ADAS) manage an important volume of data that must be updated regularly. However, ADAS don't store, nor manage efficiently these data. For these reasons, we propose to integrate a real-time (RT) database system into ADAS. The integration of the RT database system allows improving the fault tolerance, reducing the number of transactions and minimizing their response time. The management of a lot of data makes these systems complex, thus, their design is highly difficult. To tackle this problem, we have proposed three patterns based on the pattern development process. This process allows defining the steps to follow in order to determine the functionalities and the requirements of the driver assistance domain on one hand, and defining the unification rules for the generation of the UML class and sequence diagrams, on the other hand. In order to represent these patterns, we have proposed UML-RTDB2 profile, which allows (i) expressing the variability of patterns, (ii) representing the real time constraints and the non functional properties and (iii) identifying the role played by each pattern element in a pattern instance. Once the proposed patterns are created, they can be reused by designers to model a specific application. For this reason, we have proposed a process to assist the applications designers when instantiating the patterns solutions. Finally, we have evaluated these patterns based on two categories of metrics.Les systèmes d'aide à la conduite gèrent un grand volume de données qui doivent être mises à jour régulièrement. Cependant, ces systèmes ne permettent, ni de les stocker, ni de les gérer d'une manière efficace. Pour ces raisons, nous proposons l'intégration d'un système de bases de données temps réel (TR) dans les systèmes d'aide à la conduite. Cela permet d'améliorer la tolérance aux fautes, de réduire le nombre de transactions et de réduire leur temps de réponse. La gestion d'un grand volume de données et leurs contraintes TR rend ces systèmes plus complexes, ce qui rend leur modélisation plus difficile. Pour remédier à cette complexité, nous avons proposé trois patrons de conception en nous basant sur un processus de création de patrons. Ce processus permet de définir les étapes à suivre pour déterminer les fonctionnalités et les exigences du domaine d'aide à la conduite, d'une part, et de définir les règles d'unification pour générer les diagrammes UML de classes et de séquence, d'autre part. Pour représenter ces patrons, nous avons proposé le profil UML-RTDB2, pour tenir compte : (i) de l'expression de la variabilité des patrons, (ii) de la représentation des contraintes TR et des aspects non fonctionnels et (iii) des éléments instanciés à partir des patrons lors de la modélisation d'une application cible. Une fois les patrons créés, ils peuvent être réutilisés par les concepteurs pour modéliser des systèmes spécifiques. Pour cela, nous avons proposé un processus de réutilisation pour guider les concepteurs d'applications lors de la réutilisation des solutions de patrons. Enfin, nous avons procédé à l'évaluation de ces patrons en utilisant deux catégories de métriques

Scénarisation pédagogique pour des EIAH ouverts (une approche dirigée par les modèles et spécifique au domaine métier)

Dans cette thèse, nous nous sommes intéressés à l ouverture des EIAH (EnvironnementsInformatiques pour l'Apprentissage Humain), pour répondre à leur faible déploiement dansles établissements de formation, en facilitant leur appropriation par des usagers. Notre travailde recherche s'inscrit dans le cadre du projet REDiM (Réingénierie des EIAH Dirigée par lesModèles) mené au LIUM (Laboratoire d'Informatique de l'Université du Maine), dont un desobjectifs est d intégrer les enseignants dans le processus de conception des scénariospédagogiques d un EIAH.Nous proposons une approche d ingénierie et de réingénierie pour rendre un EIAH ouvertà la conception et à l adaptation de ses scénarios pédagogiques par les enseignantsutilisateurs. Nous avons défini un processus de conception basé sur la modélisationde scénarios pédagogiques ouverts (SPO), qui permet l instrumentation des enseignantspour les aider dans la conception continue (i.e. qui se poursuit dans l usage) d une activitéd apprentissage. Nous faisons trois propositions scientifiques :- Un modèle de représentation des SPO, qui permet de les structurer en variantes enfonction des contextes d exécution. Nous qualifions ce modèle de rationnel puisqu il s appuieprincipalement sur l approche du Design Rationale que nous avons adaptée à notreproblématique.- Un processus itératif et incrémental d ingénierie et de réingénierie qui guide lesenseignants pour concevoir et adapter des SPO conformes au modèle que nous avonsdéfini.- Une méthode dirigée par les modèles et spécifique au domaine métier pour instrumenterle processus d ouverture des scénarios pédagogiques d un EIAH existant. Cette méthoded instrumentation, reposant sur l IDM (Ingénierie Dirigée par les Modèles) et le DSM(Domain-Specific Modeling), implique les enseignants utilisateurs de l EIAH, considérés icicomme des experts du domaine. Elle est structurée en plusieurs phases qui amènentprogressivement à définir, de façon spécifique à l EIAH considéré, un langage d expressiondes SPO (ADSGEML - Adaptive Domain-Specific Graphical Educational ModelingLanguage) et un éditeur associé permettant la conception et l adaptation des SPO dansl univers métier de l EIAH.Afin d évaluer et de raffiner nos propositions, nous les avons appliquées sur l EIAH Hop3x , préalablement conçu au LIUM dans le cadre d un autre projet pour pratiquer laprogrammation orientée objet. Nous avons donc élaboré un ADSGEML et un environnementd édition graphique pour permettre aux enseignants de concevoir et d adapterdynamiquement des sessions ouvertes de Hop3x, à un niveau élevé d abstraction.In this thesis, we are interested in opening TEL systems (Technology EnhancedLearning) up in order to respond to the problem of their low deployment in teachinginstitutions, we need to facilitate their adoption by users. Our research work is part ofthe REDiM (French abbreviation which means Model-Driven Re-engineering of TELsystems ) project led by the LIUM Computer Science Laboratory of Le MansUniversity in France. One of the main objectives of this project is to involve teachersin the design process of learning scenarios of a TEL system.We propose an engineering and re-engineering approach for opening TEL systemsin order to facilitate for teachers the design and adaptation of pedagogical scenarios.We defined a design process based on the modeling of Open Pedagogical Scenarios(OPS), which allows the building of supports helping teachers in the continuousdesign of a learning activity (i.e. design which continues in the use process). Wemake three scientific proposals:- A model of OPS representation which defines a structure based on variantsaccording to execution contexts. We consider this model to be rational because it isbased mainly on the Design Rationale approach that we have adapted for ourresearch problem.- An iterative and incremental engineering and re-engineering process that guidesteachers to design and adapt OPS according to the rational model that we define inthis work.- A model-driven and domain-specific method for supporting the process of openingpedagogical scenarios of a legacy TEL system. This method, based on the MDE(Model-Driven Engineering) and DSM (Domain-Specific Modelling), involves teachersusing the TEL system, as they are considered to be domain experts. Our method isdivided into several phases that lead progressively to define the TEL system sADSGEML (Adaptive Educational Graphical Domain-Specific Modelling Language)and an associate editor allowing the design and adaptation of OPS in the businessfield of the TEL system to open for teachers.To evaluate and refine our proposals, we have applied them on the TEL system"Hop3x" which was designed at LIUM under another project for practicing objectorientedprogramming. We therefore developed an ADSGEML and a graphicalediting environment to enable teachers to design and adapt dynamically the openHop3x s learning sessions at a high level of abstraction.LE MANS-BU Sciences (721812109) / SudocSudocFranceF

Conception et mise en oeuvre d'une plate-forme pour la sûreté de fonctionnement des services Web

Les Services Web (SW) constituent la technologie de base pour le développement d'Architectures Orientées Services (AOS). Ces architectures, de plus en plus répandues sur le Net, permettent de mettre en place des applications semi-critiques à échelle planétaire. Elles se basent sur la notion de relation de "service" formalisée par un contrat qui unit le client et le prestataire de services. Dans ce type d'applications, les développeurs d'applications orientées services regardent les Services Web comme des COTS (Component Off-The Shell) et ignorent donc leurs implémentations et leurs comportements en présence de fautes. Dans ce but, cette thèse introduit, dans ce nouveau contexte, la notion de « connecteurs spécifiques de tolérance aux fautes » (SFTC – Specific Fault Tolerance Connectors) capable d'implémenter des applications sûres de fonctionnement à partir de Services Web supposés non-fiables. Composants logiciels insérés entre les clients et les prestataires, les SFTC implémentent des filtres et différentes techniques de détection d'erreurs ainsi que des mécanismes de recouvrement qui sont déclenchés quand les Services Web ne satisfont plus les caractéristiques de sûreté demandées. L'originalité de cette approche est d'utilisé une particularité intéressante du Web qui est la redondance inhérente des services qui s'y trouvent. Cette propriété a permis de définir le concept de Services Web Abstrait (SWA) et de mettre en place des stratégies de recouvrement à l'aide de services équivalents. Ainsi, les « connecteurs » et les « SWA », introduits dans les architectures orientées services, fournissent une approche plus adaptable pour permettre, à des mécanismes de sûreté, d'être définis au cas par cas pour une utilisation donnée du Service Web et d'être modifiés selon la criticité de l'application. Ainsi, mes travaux de recherches ont permis de fournir aux développeurs d'Architectures Orientées Services : 1) le langage nommé DeWeL pour décrire les caractéristiques de sûreté de fonctionnement du connecteur. Ce langage dédié à la réalisation de connecteur impose de fortes restrictions inspirées du monde des logiciels critiques du ferroviaire et de l'avionique afin de diminuer de façon drastique des fautes de développement. 2) l'infrastructure IWSD pour dynamiquement contrôler et exécuter les connecteurs dans des applications critiques. Cette plateforme, réalisé en mode duplex pour tolérer les fautes matérielles et logicielles, permet d'exécuter de façon sûres les connecteurs crées et d'obtenir également des informations sur le caractère non-fonctionnel et opérationnel des Services Web ciblés. Ces informations sont capitales pour permettre aux développeurs de connecteurs d'affiner leurs actions de tolérances aux fautes pour l'application ciblée. Environ deux cents connecteurs ont été implémentés afin de réaliser des tests sur la performance et la robustesse du langage et de la plate-forme permettant ainsi de valider cette approche capable de déployer des applications orientées services semi-critiques tolérant les fautes à l'aide de SWA. ABSTRACT : Web Services (WS) technology is the basis for the development of Service Oriented Architectures (SOA). These architectures are increasingly widespread on the Net and enable developers to implement semi-critical planetary applications. Such applications are based on the notion of service and its attached contract. The contract links a client and a service provider. In this kind of applications, application developers look at Web Services as COTS (Commercial Off-The- Shelf) components, consequently they ignore their implementation and their behaviour in the presence of faults. The thesis proposes the notion of Specific Fault Tolerance Connectors (SFTC) to implement dependable applications out of unreliable Web Services. The connectors intercept client-provider requests and implement filtering, error detection techniques (e.g. runtime assertions) together with recovery mechanisms that are triggered when the WS does not satisfy anymore the dependability specifications. The originality of this approach relies on using an interesting feature of the Web that is the inherent redundancy of services. To take advantage of this, we define the concept of Abstract Web Services (AWS) to implement recovery strategies using equivalent services. Thus, "connectors” and “AWS” allow dependability mechanisms to be defined on a case-by-case basis for a given WS usage and possibly dynamically changed according to the needs. Two specific techniques and tools have been designed and implemented to help developers of Services Oriented Architectures : 1) A domain specific language named DeWeL (DEpendable Web services Language) describing the dependability features of a connector. This language is devoted to the realization of connectors. It imposes strong restrictions enforced by standards for critical railway and avionics software in order to reduce software development faults. 2) A support infrastructure named IWSD (Infrastructure for Web Services Dependability) to dynamically manage and run connectors in real applications. This platform is implemented in duplex mode to tolerate crash faults and provides core services. In particular, it provides support to run connectors and get information on the non-functional and operational behaviour of the targeted Web Services. This information is essential to help developers of connector to adjust their fault-tolerance actions to specific application needs. Approximately two hundred connectors have been implemented in order to realize performance and robustness tests of the language and the platform. These experiments show the interest of our approach to deploy fault-tolerant service oriented applications using AW

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

Vers l'automatisation de la mise à jour des bases de données spatio-temporelles d'aide à la navigation : cas d'une base de données pour la navigation des personnes à mobilité réduite

De nos jours, les systèmes d'aide à la navigation occupent une place de plus en plus importante dans la vie quotidienne. Toutefois, leur potentiel est mal exploité pour le déplacement des personnes à mobilité réduite (PMR). À cet égard, le projet MobiliSIG a vu le jour. Son objectif est de développer une solution d'assistance multimodale mobile selon les principes de la conception cognitive pour la navigation des PMR. Au cœur de cette solution se trouve une base de données d'accessibilité dont l'usage permettra de proposer des itinéraires adaptés aux profils des utilisateurs. Cependant, vu que l'environnement évolue et que certains obstacles ont un caractère spatio-temporel, l'outil développé doit être doté d'un système qui lui permettra de rester continuellement à jour. L'objectif global assigné à notre projet est la conception d'un système automatique de mise à jour (MÀJ) continuelle des données d'accessibilité en temps quasi-réel à partir de données multi-sources hétérogènes. Pour ce faire, tout d'abord, nous avons passé en revue la littérature inhérente aux concepts relatifs à notre problématique. Ensuite, nous avons créé et implémenté une ontologie d'obstacles/facilitateurs sur la base des facteurs environnementaux de la classification PPH afin d'identifier et de bien cibler les données spatio-temporelles d'accessibilité. Par la suite, nous avons déterminé les besoins et fonctionnalités utiles à notre système de MÀJ à travers la présentation et l'analyse des spécifications des données d'accessibilité et de différents scénarios de cas d'utilisations. Finalement, en s'inspirant des concepts fondamentaux des processus ETL et des architectures orientées services, nous avons proposé une solution composée d'une couche d'extraction automatique de multi-sources; une couche de transformation qui répond au besoin du multi-formats; une application web pour les collaborateurs; et un service web de MÀJ chargé des tâches de traitement automatique et en temps quasi-réel de l'information reçue de multi-sources en effectuant l'analyse syntaxique et sémantique, la géolocalisation, le géocodage, la projection du système de référence le cas échéant, la validation et le contrôle d'unicité avant de procéder au chargement. Les résultats des tests et validations du prototype développé ont permis de confirmer l'atteinte de l'objectif de la recherche

E-gouvernement pour la bonne gouvernance dans les pays en développement : l'expérience du projet eFez

Publié conjointement avec Les Presses de l'Université LavalVersion anglaise disponible dans la Bibliothèque numérique du CRDI: E-government for good governance in developing countries : empirical evidence from the eFez ProjectVersion arabe dans la bibliothèqueLes pays en développement accusent encore aujourd’hui beaucoup de retard par rapport aux pays développés concernant l’usage généralisé des technologies de l’information, et en particulier la mise en place de systèmes de gouvernement électronique (e-gouvernement) pour faciliter aux citoyens l’accès aux services gouvernementaux. C’est dans ce contexte que le projet eFez a été conduit entre 2004 3 2009 dans la ville de Fès au Maroc avec l’appui financier du CRDI, le Centre de recherches pour le développement international du Canada. Le but de ce projet était de démontrer qu’un système d’e-gouvernement peut être développé dans le contexte d’une grande ville d’un pays en développement, et utilisé pour soutenir et automatiser les opérations quotidiennes dans un domaine critique : l’état civil. L’équipe du projet eFez a mis au point une approche d’analyse, de développement et d’évaluation structurée des retombées. Le projet eFez a remporté plusieurs prix au niveau marocain (2006), africain (2007) et international (Prix international du Service Public décerné par l’ONU en 2007)