▼ We construct an implicit derivative matching (IDM) technique for restoring the accuracy of the Yee scheme for Maxwell's equations in dispersive media with material interfaces in one dimension. We consider media exhibiting orientational polarization, which are represented using a Debye dispersive model, examples of which are water and living tissue. The problems considered here have applications to noninvasive interrogation of complex materials, and microwave imaging of biological media, among others. The IDM technique employs fictitious points to locally modify the stencil of the Yee scheme to maintain the second order accuracy that the scheme exhibits in homogeneous media. Using numerical simulations we test the convergence of the IDM-Yee scheme and demonstrate its second order accuracy. We also discuss extensions of the IDM for modifying higher order staggered finite difference schemes for Maxwell's equations in heterogeneous dispersive media. Advisors/Committee Members: Bokil, Vrushali A. (advisor), Gibson, Nathan (committee member).

▼ We carried out simulations to explore a broader collection of the possible patterns of illumination that may be realized, while using a white-light that emitted hemispherical digital condenser. Several patterns were selected to be applied in the experiments to be carried out with a sample being illuminated simultaneously in different directions. For imaging and phase recovering purposes, Fourier ptychographic microscopy (FPM) was used. This work avers that FPM can be implemented by using traditional microscope condensers. Advisors/Committee Members: grave-de-peralta, luis (committee member), Bernussi, Ayrton (committee member).

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De nos jours, les entreprises font souvent face à des problèmes de gestion, maintenance, évolution ou remplacement de leurs systèmes logiciel existants. La Rétro-Ingénierie est la phase requise d’obtention de diverses représentations de ces systèmes pour une meilleure compréhension de leurs buts / états.L’Ingénierie Dirigée par les Modèles (IDM) est un paradigme du Génie Logiciel reposant sur la création, manipulation et utilisation intensive de modèles dans les tâches de conception, développement, déploiement, intégration, maintenance et évolution. La Rétro-Ingénierie Dirigée par les Modèles (RIDM) a été proposée afin d’améliorer les approches de Rétro-Ingénierie traditionnelles. Elle vise à obtenir des modèles à partir d’un système existant, puis à les fédérer via des vues cohérentes pour une meilleure compréhension.Cependant, les solutions existantes sont limitées car étant souvent des intégrations spécifiques d’outils. Elles peuvent aussi être (très) hétérogènes, entravant ainsi leurs déploiements. Il manque donc de solutions pour que la RIDM puisse être combinée avec des capacités de vue / fédération de modèles.Dans cette thèse, nous proposons deux approches complémentaires, génériques et extensibles basées sur les modèles ainsi que leurs implémentations en open source basées sur Eclipse-EMF : (i) Pour faciliter l’élaboration de solutions de RIDM dans des contextes variés, en obtenant différents types de modèles à partir de systèmes existants (e.g. leurs codes source, données). (ii) Pour spécifier, construire et manipuler des vues fédérant différents modèles (e.g. résultant de la RIDM) selon des objectifs de compréhension (e.g. pour diverses parties prenantes).

Nowadays, companies face more and more the problem of managing, maintaining, evolving or replacing their existing software systems. Reverse Engineering is the required phase of obtaining various representations of these systems to provide a better comprehension of their purposes / states.Model Driven Engineering (MDE) is a Software Engineering paradigm relying on intensive model creation, manipulation and use within design, development, deployment, integration, maintenance and evolution tasks. Model Driven Reverse Engineering (MDRE) has been proposed to enhance traditional Reverse Engineering approaches via the application of MDE. It aims at obtaining models from an existing system according to various aspects, and then possibly federating them via coherent views for further comprehension.However, existing solutions are limited as they quite often rely on case-specific integrations of different tools. Moreover, they can sometimes be (very) heterogeneous which may hinder their practical deployments. Generic and extensible solutions are still missing for MDRE to be combined with model view / federation capabilities.In this thesis, we propose to rely on two complementary, generic and extensible model-based approaches and their Eclipse/EMF-based implementations in open source: (i) To facilitate the elaboration of MDRE solutions in many different contexts,…

Advisors/Committee Members: Sunyé, Gerson (thesis director).

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Les Smart Grids sont des systèmes cyberphysiques qui interfacent les réseaux électriques avec les technologies de l'information et de la communication afin de les surveiller, d'automatiser la prise de décision et d'équilibrer la production avec la consommation. Nous souhaitons utiliser la simulation pour évaluer et comparer facilement plusieurs solutions avant un déploiement dans un environnement réel. L'objectif de cette thèse est ainsi de proposer des outils et méthodes pour modéliser et simuler un Smart Grid dans un contexte industriel. Nous avons identifié deux problématiques principales : Comment combiner les modèles hétérogènes d'un Smart Grid pour le simuler ? Comment assurer la cohérence entre les modèles produits par différents intervenants lors de la conception d'un Smart Grid ? Pour répondre à ces problématiques, nous proposons une approche de cosimulation, en utilisant la norme Functional Mockup Interface (FMI). Nos deux premières contributions sont la proposition d'une méthode pour permettre l'échange de signaux discrets entre plusieurs FMUs, et d'une extension du logiciel de simulation de télécommunications OMNeT++ implémentant cette méthode, appelée fmi4omnetpp. Une troisième contribution est la réalisation de l'environnement outillé Smart Grid Simulation Framework, qui automatise un certain nombre de tâches répétitives afin d'assurer la cohérence entre différents modèles de simulation. Enfin, une quatrième contribution est la formalisation de la démarche itérative de conception dans laquelle s'inscrit la cosimulation d'un Smart Grid, et la façon d'y intégrer notre environnement Smart Grid Simulation Framework. Pour cela, nous explicitons les différentes étapes de la démarche et le rôle des acteurs de la conception, puis nous présentons son application sur un cas d'étude réel pour lequel nous utilisons Smart Grid Simulation Framework.

Smart Grids are cyber-physical systems that interface power grids with information and communication technologies to monitor them, automate decision making and balance production with consumption. We want to use simulation to easily evaluate and compare several solutions before deployment in a real environment. The objective of this thesis is thus to propose tools and methods to model and simulate a Smart Grid in an industrial context. We have identified two main issues: How to combine heterogeneous models of a Smart Grid to simulate it ? How to ensure consistency between the models produced by different stakeholders during the design of a Smart Grid ? To address these issues, we propose a cosimulation approach, using the Functional Mockup Interface (FMI) standard. Our first two contributions are the proposal of a method to allow the exchange of discrete signals between several FMUs, and an extension of the OMNeT++ telecommunications simulation software implementing this method, called fmi4omnetpp. A third contribution is the development of the Smart Grid Simulation Framework tooled environment, which automates a number of repetitive tasks in order to ensure…

Advisors/Committee Members: Chabridon, Sophie (thesis director), Boulanger, Frédéric (thesis director).

▼ This bachelor thesis deals with intelligent installations in buildings using centralised system inels. Individual components of this system, such as the central unit, power supply and separators, are described. Used busbars and their connection possibilities are mentioned in the next part together with different ways of access to the central unit. The thesis also includes the visualisation of the demonstration panel, which will be used as a model in laboratories. Next part consists of the basic functions simulation and verification of their functionality. Finally the formation of the panel together with its connection and programming is described. The panel documentation is enclosed at the end of the thesis. Advisors/Committee Members: Kadlec, Radim (advisor), Steinbauer, Miloslav (referee).

▼ The aim of this work is to design a safety module for promotional robot FEEC BUT robot, which is based on evaluation kit RDK-IDM-SBC. The security module allows authorized persons control different parts of the robot (monitors, computers and subsystems included in the robot). Advisors/Committee Members: Žalud, Luděk (advisor), Burian, František (referee).

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Mestrado em Engenharia Informática

O problema do tráfego rodoviário tem vindo a assumir uma crescente importância devido aos seus efeitos negativos na sociedade moderna, capazes de originar a diminuição da produtividade, da qualidade de vida e a degradação do meio ambiente. No domínio da simulação social, o investimento em simuladores baseados em agentes capazes de analisar os fenómenos de tráfego rodoviário tem aumentado. Uma das áreas fundamentais no estudo de modelos de tráfego é o fluxo gerado pela interacção dos veículos. Este processo designa-se car-following. Com o objectivo de aprofundar a integração de algoritmos de car-following em plataformas e ambientes de simulação social, este trabalho analisa, estende e implementa dois algoritmos de car-following no ambiente Netlogo. Os dois algoritmos baseiam-se em abordagens distintas: um inspirado por sistemas multiagente, baseado em estados cognitivos e regras de decisão; e outro baseado na dinâmica de posição e da velocidade dos veículos. Os dois algoritmos são analisados comparativamente, destacando-se os seus pontos fortes, pontos fracos e a sua validade. Os resultados obtidos validam de diferentes maneiras o impacto dos comportamentos produzidos no fluxo de tráfego e sugerem que o algoritmo inspirado em sistemas multiagente aparenta produzir comportamentos mais realistas.

The problem of road traffic has been assuming a growing importance due to its negative effects on modern society, which can lead to lower productivity, declining of quality of life and environmental degradation. In the area of social simulation the investm ent in agent-based simulators, capable of analysing these phenomena, has been increased. One of the key areas in the study of traffic road models is the flow generated by the interaction of vehicles. This process is called car-following. In order to deepen the integration of car-following algorithms across platforms and social simulation environments, this work analyses, extends and implements two car-following algorithms in Netlogo. These algorithms are based on different approaches: one inspired by multi-agent systems, based on decision-rules and cognitive states; and another based on the dynamics of position and vehicle speed. Both algorithms are analysed and compared, highlighting their strengths, weaknesses and its validity. The results authenticate the impact of behaviours produced in the flow of traffic in different ways and suggests that the algorithm based on multi-agent systems seems to produce more realistic behaviour.

Advisors/Committee Members: David, Nuno.

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Nos travaux de thèse concernent l’´étude de l’interopérabilité dans un environnement collaboratif et dynamique d’entreprise. Elle est considérée comme un facteur clé de collaboration qui doit être pris en compte tout au long du cycle de vie du produit. Ceci est particulièrement important en ce qui concerne les réseaux d'entreprise collaboratifs, tel que DMN, où un groupe distinct de partenaires est connecté dans un modèle en forme de chaîne et où la coopération est cruciale pour atteindre un objectif spécifique. Ce contexte a fait émerger la nécessité de faire inter-opérer une multitude de systèmes d’information, distribués, autonomes et hétérogènes. Sur la base d'une analyse approfondie des problèmes d'interopérabilité au sein du DMN, ces travaux ont abouti `à une approche générique conceptuelle d’interopérabilité multi-niveaux. Cette approche repose sur le standard ISA95 et l’approche d’ingénierie dirigée par les modèles (IDM), notre démarche vise à contribuer à l'amélioration de l'interopérabilité des systèmes d’entreprises au cours de la phase de fabrication du produit dans un DMN collaboratif. En s’intéressant aux trois niveaux d’interopérabilité, cette approche permet de s’assurer que les informations sont physiquement échangées (l'interopérabilité technique), sont comprises (l'interopérabilité sémantique) et sont bien utilisées pour atteindre le but pour lequel elles ont été produites (l'interopérabilité organisationnelle). La qualité et l'efficacité de l'approche proposée ont été confirmées par une application sur un cas concret de collaboration entre ERP et MES dans une usine de fabrication de stylos DEKENZ.

Our thesis work deals with the study of interoperability in a collaborative and dynamic enterprise environment. Interoperability is considered as a key factor for collaboration that must be considered throughout the life cycle of the product. This is particularly important for collaborative enterprise networks, such as DMN, where a group of partners is connected in a chain model and where cooperation is crucial to achieve a specific goal.This context has led to the need for inter-operate a multitude of distributed, autonomous and heterogeneous information systems.Basis on a thorough analysis of the interoperability problems within the DMN, this work proposed a generic conceptual multi-level approach of interoperability. This approach relies on the use of ISA95 standard and Model Driven Engineering (MDE) method. It aims to contribute to the improvement of the interoperability of information systems during the manufacturing phase of the product in a collaborative DMN. By focusing on the three levels of interoperability, this approach ensures that information is physically exchanged (technical interoperability), is understood (semantic interoperability), and is well used to achieve the purpose for which it have been produced (organizational interoperability). The quality and effectiveness of the proposed approach were confirmed by an application on a concrete case of collaboration between ERP and MES in…

Advisors/Committee Members: El Mhamedi, Abderrahman (thesis director).

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Nous nous sommes intéressés aux systèmes embarqués temps-réel critiques (SETRC) qui soulèvent des problématiques de criticité, de respect de contraintes temporelles et de disponibilité des ressources telles que la mémoire. Pour maîtriser la complexité de conception de ces systèmes, l’Ingénierie Dirigée par les Modèles (IDM) propose de les modéliser pour les analyser au regard de leurs exigences et pour générer en partie leur code d’exécution. Cependant ces deux phases doivent s’articuler correctement de sorte que le système généré respecte toujours les propriétés du modèle initialement analysé. Par ailleurs, le générateur de code doit s’adapter à de multiples critères : notamment pour assurer le respect des performances ou bien pour cibler différentes plates-formes d’exécution qui ont leurs propres contraintes et sémantiques d’exécution. Pour réaliser cette adaptation, le processus de développement requiert de faire évoluer les règles de transformation selon ces critères. Son architecture doit également de permettre de sélectionner les composants logiciels répondant à ces critères. Nous répondons à cette problématique en proposant un processus de génération s’appuyant sur l’IDM. Lorsque l’utilisateur a spécifié et validé un modèle de haut niveau, une transformation traduit automatiquement ce modèle en un second modèle détaillé proche du code généré. Pour assurer la conservation des exigences, le modèle détaillé est exprimé dans le même formalisme que le modèle initial de sorte qu’il reste analysable. Cette démarche détermine l’impact de la stratégie du générateur sur les performances du système final et permet au générateur de changer de stratégie, à une étape donnée, pour assurer le respect des contraintes du système. Pour faciliter le développement et la sélection de stratégies alternatives, nous proposons une méthodologie qui s’articule autour d’un formalisme pour l’orchestration des transformations, un ensemble de patrons de transformation (qui factorisent et généralisent les règles de transformation) et une adaptation de composants logiciels selon leur impact sur les performances. Nous avons mis en place ce processus au sein de l’environnement OSATE, pour lequel nous avons développé le framework RAMSES (Refinment of AADL Models for Synthesis of Embedded Systems). Nous l’avons expérimenté sur la génération des communications entre tâches pour lesquelles plusieurs stratégies d’implémentation ont été définies

We focused on real-time embedded critical systems (RTECS) which present different problems: criticality, respect of time constraints and resources availability such as memory. In order to master design complexity of such systems, Model Driven Engineering (MDE) proposes to model it for analysis purposes and to generate, partially or totally, its execution code. However, these two phases must be correctly connected to ensure the generated code is always enforcing all the properties of the model initially analysed. In addition, the code generator must be adapted to several criteria: in particular to ensure…

Advisors/Committee Members: Pautet, Laurent (thesis director).

▼ Procurement has progressed in strategical importance, and plenty of resources and tools are used to generate effective sourcing of the required material. The area has received much attention from research, however, this research mainly focuses on the area of direct material, products and services directly contributing to creating the finished products or service. This leaves the area of indirect material and services as a less investigated topic, although it often totals to 40-50% of a company’s total spend. These costs include services such as consultants, travel and facility management and products like office equipment and utilities that are required to carry out the company’s operations and are very similar across different type of companies and industries. This study, therefore, aims to investigate the management of indirect spend at the MedTech company Dentsply IH AB in Mölndal and its two business units Wellspect Healthcare and Dentsply Sirona Implants. Qualitative and quantitative measures were taken to provide an outlook on the current state of spend and present processes within the subject. The results show that the indirect procurement within DIH is immature in that departments are uncoordinated and few standardised processes exist, a lack of quality and accessible data complicates getting an overview and controlling the spend and a large number of suppliers are used as a result. The final part of the study presents an analysis of the data to show potential improvement and synergies for and between the two business units. Suggestions on how to improve the procurement of indirect material and services within DIH and suggestions to capture identified synergies and a proposal on how to prioritise amongst projects is presented. The study’s findings were also found to be more generally applicable than first was thought, much due to the nature of indirect categories that could be confirmed from the case studied.

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Cette thèse a pour cadre scientifique la décomposition formelle des spécifications centrali- sées Event-B appliquée aux systèmes distribués BIP. Elle propose une démarche descendante de développement des systèmes distribués corrects par construction en combinant judicieu- sement Event-B et BIP. La démarche proposée comporte trois étapes : Fragmentation, Dis- tribution et Génération de code BIP. Les deux concepts clefs Fragmentation et Distribution, considérés comme deux sortes de raffinement automatique Event-B paramétrées à l'aide de deux DSL appropriés, sont introduits par cette thèse. Cette thèse apporte également une contribution au problème de la génération de code à partir d'un modèle Event-B issu de l'étape de distribution. Nous traitons aussi bien les aspects architecturaux que comportemen- taux. Un soin particulier a été accordé à l'outillage et l'expérimentation de cette démarche. Pour y parvenir, nous avons utilisé l'approche IDM pour l'outillage et l'application Hôtel à clés électroniques pour l'expérimentation.

The scientific framework of this thesis is the formal decomposition of the centralized specifications Event-B applied to distributed systems based on the BIP (Behavior, Interaction, Priority) component framework. It suggets a top-down approach to the development of correct by construction distributed systems by judiciously combining Event-B and BIP. The proposed approach consists in three steps : Fragmentation, Distribution and Generation of BIP code. We introduce two key concepts, Fragmentation and Distribution, which are considered as two kinds of automatic refinement of Event-B models. They are parameterized using two appropriate DSL. This thesis also contributes to the problem of code generation from Event- B models resulting from the Distribution step. Accordingly, we deal with both architectural and behavioral aspects. A special care has been devoted to the implementation and the experimentation of this approach. To achieve this, we have used the IDM approach for tooling and the Electronic Hotel Key System for experimentation.

Advisors/Committee Members: Bodeveix, Jean-Paul (thesis director), Tahar Bhiri, Mohamed (thesis director), Filali, Mamoun (thesis director).

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[pt] Há uma tendência global crescente na adoção do paradigma Building Information Modeling (BIM) para a implementação em projetos de arquitetura, engenharia e construção (AEC). No Brasil, uma comissão nomeada pelo governo estuda como disseminar o BIM aplicado a projetos governamentais. Ao mesmo tempo, a Otimização Estrutural (OE) vêm recebendo atenção em projetos de engenharia civil para reduzir o material e melhorar o desempenho estrutural. O objetivo deste trabalho, portanto, é entender como a OE pode ser inserido em um projeto BIM, analisando especificamente a interface entre arquitetos e engenheiros estruturais. A investigação incluiu uma Revisão Sistemática da Literatura (SLR) para compreender o cenário científico atual nessas áreas. Foi observado que existe uma lacuna científica em trabalhos que conectam a OE dentro do BIM. Para ajudar a preencher essa lacuna, foi desenvolvida uma estrutura de Manual de Entrega de Informações (MEI) que mapeia o fluxo de informações para conectar arquitetos e engenheiros por meio da OE em um ambiente BIM. A metodologia proposta foi aplicada a três estudos de caso de complexidade crescente. Verificou-se que a OE pode ser inserido em um projeto BIM quando os problemas de interoperabilidade e colaboração forem aprimorados. Para validar as soluções estruturais com base nos resultados da OE, foi desenvolvida e analisada a análise detalhada usando Modelos de Elementos Finitos (MEF). Verificou-se que as soluções eram estruturalmente aceitáveis de acordo com os códigos de projeto atuais. No entanto, podem ser necessárias técnicas avançadas de construção para serem economicamente viáveis. Vale ressaltar que este estudo se limitou a projetos de construção habituais nos estágios iniciais de desenvolvimento do projeto.

[en] There has been an increasing global tendency in the adoption of Building Information Modeling (BIM) paradigm for the implementation of Architectural, Engineering, and Construction (AEC) projects. In Brazil, a governmental nominated commission is studying how to disseminate BIM as applied to governmental projects. At the same time, Structural Optimization (SO) has received a lot of attention in civil engineering applications to reduce material and enhance structural performance. The purpose of this work, thus, is to understand how SO can be inserted in a BIM project, specifically analyzing the interface between architects and structural engineers. The investigation included a Systematic Literature Review (SLR) to comprehend the current scientific scenario in these areas. It was observed that there is a scientific gap in works that connect SO and BIM. To help fill this gap, an Information Delivery Manual (IDM) structure was developed which maps the information flow to connect architects and engineers through SO in a BIM environment. The proposed methodology was applied to three experiments of increasing complexity. It was verified that SO can be inserted in a BIM project once interoperability and collaboration issues are improved. To validate the structural solutions…

Advisors/Committee Members: ELISA DOMINGUEZ SOTELINO.

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O tráfego urbano representa um fenômeno de grande importância sócio econômica, cuja modelagem de ponto de vista de previsão a partir de condições iniciais, ainda representa um desafio para a ciência moderna. Métodos computacionais (simulação computacional) representam uma ferramenta poderosa para modelagem e previsão de diversos efeitos, nos quais sistemas de equações diferenciais acopladas podem simular diversos fenômenos observados no sistema de tráfego. Em particular, uma grandeza de alto impacto para o gerenciamento e planejamento de rodovias é a capacidade veicular que elas podem suportar sem que aconteça o efeito de congestionamento, cuja descrição e previsão ainda não estão bem entendida. Neste trabalho, propõe-se uma generalização de um modelo microscópico computacional existente, o Intelligent Driver Model (IDM), aplicando uma distribuição de velocidades desejadas, onde torna-se possível medir de forma bastante realista a capacidade veicular de rodovias com múltiplas faixas, em função de parâmetros de modelo, que podem ser ajustados às observações reais.

Urban traffic represents a phenomenon of great socioeconomic importance,whose modeling from the point of view of prevision on the basis of initial conditions, still represents a challenge for modern science. Computational methods (computer simulations) represent a powerful tool for modeling and prediction of a number of effects, where systems of coupled differential equations may be used to simulate different phenomena observed in traffic systems. In particular, a quantity of high importance for maintenance and planning of road systems is the vehicular capacity which can be supported without traffic jams, whose description and prevision is still not well understood. In this work, a generalization of an existing microscopic traffic model, the Intelligent Driver Model (IDM), is proposed by implementing a distribution of desired velocities, where it is shown that vehicle capacity of multiple lane roads can be measured in a rather realistic manner, as a function of model parameters,which may be adjusted to real observations.

Advisors/Committee Members: Borko Stosic, Paulo Roberto de Araújo Campos, Adauto José Ferreira de Souza.

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O tráfego urbano representa um fenômeno de grande importância sócio econômica, cuja modelagem de ponto de vista de previsão a partir de condições iniciais, ainda representa um desafio para a ciência moderna. Métodos computacionais (simulação computacional) representam uma ferramenta poderosa para modelagem e previsão de diversos efeitos, nos quais sistemas de equações diferenciais acopladas podem simular diversos fenômenos observados no sistema de tráfego. Em particular, uma grandeza de alto impacto para o gerenciamento e planejamento de rodovias é a capacidade veicular que elas podem suportar sem que aconteça o efeito de congestionamento, cuja descrição e previsão ainda não estão bem entendida. Neste trabalho, propõe-se uma generalização de um modelo microscópico computacional existente, o Intelligent Driver Model (IDM), aplicando uma distribuição de velocidades desejadas, onde torna-se possível medir de forma bastante realista a capacidade veicular de rodovias com múltiplas faixas, em função de parâmetros de modelo, que podem ser ajustados às observações reais.

Urban traffic represents a phenomenon of great socioeconomic importance,whose modeling from the point of view of prevision on the basis of initial conditions, still represents a challenge for modern science. Computational methods (computer simulations) represent a powerful tool for modeling and prediction of a number of effects, where systems of coupled differential equations may be used to simulate different phenomena observed in traffic systems. In particular, a quantity of high importance for maintenance and planning of road systems is the vehicular capacity which can be supported without traffic jams, whose description and prevision is still not well understood. In this work, a generalization of an existing microscopic traffic model, the Intelligent Driver Model (IDM), is proposed by implementing a distribution of desired velocities, where it is shown that vehicle capacity of multiple lane roads can be measured in a rather realistic manner, as a function of model parameters,which may be adjusted to real observations.

Advisors/Committee Members: Adauto José Ferreira de Souza, Paulo Roberto de Araújo Campos, Borko Stosic.

▼ Despite the relative simplicity of design and construction of modular single-family dwellings, the same cannot be stated for multi-story modular buildings, especially in relation to structural modeling and design of these buildings. There is potential for tackling complexity of these projects by leveraging a successful technology and process that is being widely adopted in other sectors of construction industry, and that is Building Information Modeling (BIM). Structural analytical modeling is one of the areas that can benefit from BIM to enhance the design quality; reduce time and cost of the design; and mitigate the complex design activities. Because of lack of interoperability between tools, BIM users cannot take advantage of this BIM use properly, especially in modular building projects that their special needs are not addressed in the currently available information exchange standards. The primary goal of the proposed research is to develop an information framework and its supporting infrastructure to encourage design and construction of mid- and high-rise buildings using factory-built modular units. Achieving this would provide the industry with an option for economical, energy efficient, sustainable, and more affordable construction. In this research, product-related information that may be generated or used at different stages of projects is studied. In addition, process-related information flow throughout project phases is investigated. Moreover, interpretation of structural design/analysis model of these buildings from their architectural building information model is researched. This research has been carried out through accomplishing several objectives. First the Product Architecture Model (PAM) for multi-story modular buildings was developed. The PAM is a structured breakdown of building elements and their related attributes and properties. The next objective was information exchange standardization in these projects focusing mainly on structural aspects. To achieve this, an Information Delivery Manual (IDM) and Model View Definitions (MVDs) were developed based on the characteristic and workflow of modular building projects. To achieve the first two objectives, a comprehensive literature review was carried out, and a series of site visits and interviews with industry experts were conducted. The final objective was to facilitate the structural design of complicated structures of modular buildings by developing a mechanism and a supporting platform to interpret structural design/analysis model of modular buildings directly from the architectural BIM. Although the developed PAM, IDM and MVD are focused on structural and general architectural aspects of modular buildings, they could be expanded and/or modified to supports other BIM application areas in these projects. The methodology proposed in this research for development of information exchange standards could be used for representation of current information exchange standards to come up with an integrated set of standards for building industry.… Advisors/Committee Members: Ali M Memari, Dissertation Advisor/Co-Advisor, Ali M Memari, Committee Chair/Co-Chair, John Messner, Committee Member, M Kevin Parfitt, Committee Member, Robert Michael Leicht, Committee Member, Dinghao Wu, Committee Member.

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La modélisation des événements et de leurs propriétés temporelles concerne des types variés d’utilisateurs et de communautés scientifiques. Nous nous plaçons dans le cadre du paradigme Objet et construisons un méta modèle opérationnel servant de représentation pivot, indépendante du métier pour représenter des événements composites avec leurs propriétés structurelles et temporelles. Le méta modèle PTOM (Periodic Temporal Occurrence Metamodel) prend en compte l’expression de contraintes structurelles sur les événements, ou géométriques, topologiques et relationnelles sur la temporalité de leurs occurrences. Il privilégie la représentation en intension (vs extension) des occurrences d’événements périodiques. PTOM étend la norme ISO 19108 et s’adapte aux standards EventsML G2 et iCalendar. Sur un plan théorique, nous étendons les algèbres d’intervalles d’ALLEN et de LIGOZAT, et proposons un système de relations topologiques entre intervalles non convexes (ALLEN*) dont nous étudions les propriétés. Ces résultats sont intégrés dans PTOM. La première application de PTOM est la spécification de la sémantique du calendrier grégorien. Les éléments calendaires sont réintroduits en tant qu’événements périodiques dans PTOM, ce qui renforce son pouvoir expressif. PTOM a été mis en œuvre lors d’un projet ANR sur des corpus d’événements journalistiques (agences de presse) concernant les loisirs et la culture. L’Ingénierie Dirigée par les Modèles a été utilisée pour la conception et l’exploitation de PTOM. Cela permet de gérer la complexité, d’assurer la maintenabilité et la cohérence de l’ensemble et enfin, de générer automatiquement des interfaces pour les pourvoyeurs ou utilisateurs de données.

Modelling events with their temporal properties concerns many users and scientific communities. We adopted the Object paradigm and designed an operational metamodel which stands as a pivot business independent representation for composite events accompanied with their structural and temporal properties. PTOM metamodel (Periodic Temporal Occurrence Metamodel) accounts for structural constraints upon events and geometric, topologic or relational constraints upon their temporal occurrences. It gives prominence to intensional representations of periodic events occurrences vs extensional ones. PTOM extends ISO 19108 standard and fits EventsML G2 and iCalendar. From a theoretical viewpoint, we extend ALLEN’s and LIGOZAT’s interval algebras and propose a special set of topological relations between non convexintervals (ALLEN*), and study its properties. These results are part of PTOM. The first application of PTOM results in a specification of the Gregorian calendar semantics. Calendar elements are reinserted as periodic events in PTOM thus enhancing its expressiveness. PTOM was also experimented upon a corpus of journalistic (press agencies) events dedicated to leisure and culture at the occasion of an ANR project. Model Driven Engineering was extensively used for PTOM design and use.It allows to manage complexity and to ensure…

Advisors/Committee Members: Lafaye, Jean-Yves (thesis director).

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Tese de mestrado, Engenharia Informática (Sistemas de Informação) Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2017

O conceito de identidade na ULisboa (Universidade de Lisboa) segue uma abordagem típica dos sistemas de IdM (Identity Management) em que qualquer indivíduo (aluno, ex-aluno, funcionário docente, não-docente ou outro) é único, e a sua informação e registo é gerido como tal, com recurso a perfilagem (uma entidade pode pertencer a uma ou a várias perfilagens, sendo a perfilagem o conceito que distingue o tipo de acesso a um determinado sistema). A gestão da informação de identidade de cada indivíduo tem origem nos processos das áreas Académica, para alunos, e de Recursos Humanos, para funcionários. Para cada indivíduo existem sistemas, procedimentos, regras e informação específica que determinam o estado da sua identidade e perfil. Foi objetivo desta tese desenvolver um sistema denominado de Portal do Utilizador (PU), que irá providenciar aos utilizadores um acesso fácil e direto respeitante à sua identidade, baseado na web. Neste documento é descrito o processo de desenvolvimento do PU implementado por mim no Departamento de Informática dos Serviços Centrais da Universidade de Lisboa. O PU estará disponível em todas as escolas da ULisboa, para alunos, ex-alunos, funcionários docentes e funcionários não docentes, e tem como objetivo centralizar as várias funcionalidades relativas à criação e gestão de identidade na ULisboa, em integração direta com o IdM da ULisboa. Estas funcionalidades incluem: criação e ativação das contas dos utilizadores da ULisboa, criação de utilizadores temporários, edição do perfil de utilizador (alteração de senha de acesso e de e-mail externo, entre outras), ativação de conta para acesso aos serviços Google e Office 365 (para utilizadores que pertencem a uma escola que não utiliza a conta única da ULisboa como conta institucional) e acesso a dados pessoais e histórico. O desenvolvimento do PU teve por base requisitos funcionais e técnicos indicados pelos Serviços Centrais da ULisboa, fundamentados nas respostas a um questionário de utilizadores, e assenta em tecnologias de engenharia de aplicações web como RichFaces, JSF, Java EE, Hibernate, JBoss, jQuery e Bootstrap.

The concept of identity in ULisboa (University of Lisbon) follows a standard Identity Management (IdM) based approach. Hence, each user is unique, and at a functional level, in the processes that manages the information and their dependencies and at a technological level, in the infrastructure that stores and manages that information. The Identity Management of each user has different sources: student profile origin’s is Academic System Management based, employee profile is HR System based. Each individual profile is composed by several specifications – based in rules, procedures and systems – that establish the user’s identity status and profile. These two areas have systems, procedures, rules and specific managed information that results on a user identity and a profile. There are also a set of processes…

Advisors/Committee Members: Ferreira, João Diogo Silva, Marques, Ana Rute.

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L’un des buts de l’Ingénierie Dirigée par les Modèles (IDM) est de considérer les modèles comme des éléments productifs pour le développement d’applications. Dans cette optique, une nouvelle tendance concerne les modèles exécutables où un modèle produit en phase de conception est réutilisé en tant que tel en phase d’exécution grâce aux interpreted Domain-Specific Modeling Language (i DSML) qui sont interprétés par un moteur d’exécution. Cette façon de procéder permet de gagner du temps lors du développement d’un logiciel et est par conséquent moins coûteux. D’autre part, les logiciels peuvent être dotés de capacités adaptatives. Ces applications adaptatives sont généralement confrontées à un contexte qui est plus ou moins connu et susceptible de changer au cours de l’exécution et auquel elles vont devoir faire face en modifiant leur comportement dynamiquement, c’est-à-dire sans interruption de service. De telles adaptations dynamiques et automatiques sont censées éviter une phase de maintenance onéreuse pour le logiciel. Nous avons donc d’un côté les i DSML qui permettent de réduire les coûts de développement d’une application et de l’autre côté l’adaptation logicielle qui permet de réduire les coûts de maintenance d’un programme. Dans cette thèse nous souhaitons prendre le meilleur des deux mondes en fusionnant les deux idées. Le résultat revient in fine à directement adapter l’exécution d’un modèle via des i DSML adaptables. Pour cela, nous proposons une caractérisation des i DSML adaptables, la définition du concept de famille pour gérer l’adaptation des i DSML, puis la création d’un langage exécutable d’orchestration dédié à l’adaptation, aboutissant ainsi au fait particulier d’adapter un i DSML par un autre i DSML. Enfin, un prototype à base de deux moteurs d’exécution est proposé avec son implémentation en Java/EMF.

One of the goals of Model-Driven Engineering (MDE) is to treat models as productive elements for software development. From this point of view, a new trend is about executable models where a model that is produced at design time is reused as such at runtime through interpreted Domain-Specific Modeling Languages (i DSMLs) that are interpreted by an execution engine. This way to proceed allows to save time during the software development and consequently is more cost-effective. On the other hand, software can provide adaptive capabilities. These adaptive applications are often facing a context which is more or less known and which may change during the execution and they will address these various situations by modifying dynamically their own behavior, i.e. without any service disruption. Such dynamic and automatic adaptations ought to avoid a too expensive maintenance stage for the program. We have on one hand the i DSMLs that allow to decrease the development costs of a program and on the other hand the software adaptation that allows to decrease the maintenance costs of an application. In this thesis, we must succeed in having the best of both worlds by merging these two ideas. The result is…

Advisors/Committee Members: Barbier, Franck (thesis director).

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Nous avons défini et réalisé avec l'approche MuVarch un environnement de (méta-)modélisation orientée vers la représentation multi-vues des architectures embarquées hétérogènes (de type "smartphone" par exemple). En plus de la vue architecturale de base, support de toutes les autres, on considère les vues "performance", "consommation", "température", ainsi que la vue fonctionnelle "applicative" pour fournir des scénarios comportementaux de fonctionnement de la plate-forme. Il était important de savoir décrire en MuVarch comment les vues se raccrochent à la vue de base architecturale, et comment elle se relient également entre elles (relation entre consommation énergétique et température par exemple). L'objectif ultime est d'utiliser ce framework multi-vues et les différentes informations apportées par chacune, pour savoir supporter des politiques alternatives de mapping/allocation des tâches applicatives sur les ressources de l'architecture (la définition de ces politiques restant extérieure à nos travaux de thèse). La représentation adéquate de cette relation d'allocation forme donc un des aspects importants de nos travaux.

We introduced and realized with our MuVarch approach an heterogeneous (meta)modeling environment for multi-view representation of heterogeneous embedded architectures (of "smartphone" type for instance). In addition to the backbone architectural view supporting others, we considered performance, power, and thermal view. We introduced also the functional applicative view, to provide typical use cases for the architecture. It was important to describe in MuVarch our various views would connect to the basic one, and how they would mutually relate together as well (how temperature depends on power consumption for instance). The global objective was to let the framework consider alternative mapping/allocation strategies for applicative tasks on architectural resources (although the definition of such strategies themselves was out of the scope). The appropriate form of such an allocation relation, which may be quite involved, was thus an important aspect of this thesis.

Advisors/Committee Members: Simone, Robert de (thesis director).

▼ La sécurité est devenue un enjeu important dans le développement des systèmes logiciels actuels. La majorité des concepteurs de ces systèmes manquent d’expertise dans le domaine de la sécurité. Il s’avère donc important de les guider tout au long des différentes phases de développement logiciel dans le but de produire des systèmes plus sécurisés. Cela permettra de réduire le temps ainsi que les coûts de développement. Pour atteindre cet objectif, nous proposons d’appliquer l’expertise en matière de sécurité sous forme de patrons de sécurité lors de la phase de conception de logiciels. Un patron de sécurité intègre des solutions éprouvées et génériques proposées par des experts en sécurité. Cependant, les patrons de sécurité sont souvent négligés au niveau de la conception et ne constituent pas une solution intuitive qui peut être utilisée par les concepteurs de logiciels. Cela peut être le résultat de l’inadaptation de ces patrons au contexte des systèmes, la non-expertise des concepteurs dans le domaine de la sécurité ou encore l’absence d’un processus d’intégration de ces patrons dans les modèles à un haut niveau d’abstraction.Afin de permettre aux concepteurs d’utiliser les solutions proposées par des patrons de sécurité, cette thèse propose une approche d’ingénierie dirigée par les modèles pour sécuriser des applications via l’intégration de patrons de sécurité. Nous avons choisi comme contexte d’application de notre approche, les applications à base de composants qui visent à faciliter le développement d’applications à partir de l’assemblage de briques logicielles préfabriquées appelées composants. Le processus proposé assure la séparation entre l’expertise du domaine d’application et l’expertise de sécurité, toutes les deux étant nécessaires pour construire une application sécurisée. La méthodologie proposée assure une intégration semi-automatique des patrons de sécurité dans le modèle initial. Cette intégration est réalisée tout d’abord lors de la modélisation de l’application à travers, dans un premier temps, l’élaboration de profils étendant les concepts du domaine avec les concepts de sécurité. Dans un second temps, l’intégration se fait à travers la définition de règles, qui une fois appliquées, génèrent une application sécurisée. Finalement, cette intégration est assurée aussi au niveau de la génération du code fonctionnel de l’application en intégrant le code non-fonctionnel relatif à la sécurité à travers l’utilisation des aspects. L’utilisation de l’approche orientée aspect garantit que l’application des patrons de sécurité est indépendante de toute application particulière. Le processus proposé est décrit avec le standard SPEM.Ce travail a été concrétisé par un outil nommé SCRI-TOOL pour SeCurity patteRn Integration Tool. Cet outil permet aux développeurs non experts en sécurité d’intégrer les différentes propriétés de sécurité (intégrées dans les patrons) dans une application à base de composants. Afin d’illustrer l’utilisation de SCRI-TOOL, nous proposons une étude de cas portant sur le domaine des… Advisors/Committee Members: Coulette, Bernard (thesis director).

▼  The focus of this study was the exploration of specific developmental dimensions that may have an impact on the counselor training process, which ultimately will affect the quality of care offered by counselors to clients. Specifically, the relationship of cognitive developmental level and counseling competency skills was examined to determine if a relationship exists between the two dimensions and if so, can a counselor trainee's developmental level predict his or her level of counseling skills. Thirty master level counseling students (trainees) participated in this study during practicum or internship. The trainees were rated by their supervisors on both a measure of developmental level — the Supervisee Level Questionnaire-Revised, and their counseling skills level — the Counseling Skills Scale. The counselor trainees also rated themselves on a developmental measure utilizing the Supervisee Level Questionnaire-Revised. Using Stoltenberg and Delworth's IDM model as the basis of the principal constructs examined, results of this study indicated the construct of Self/Other Awareness was the strongest predictor of counseling skills level in general. As supervisors are called to be more cognizant of the cognitive developmental level of their counselor trainees and provide avenues to elucidate higher-level developmental dilemmas, so too, should counselor educators incorporate such avenues into their training program and course curricula. Based on the findings from this study that suggest cognitive developmental levels are linked to better counseling skills, counselor trainees at higher stages of cognitive development appear to be better equipped to deal with the complex problem-solving and social interactions that are needed to successfully engage in the counseling process. Advisors/Committee Members: Garrett McAuliffe, Renee Seay, Theodore P. Remley, Jr..

▼ Geographical Information Systems (GIS) are software-based technologies which simplify the gathering, storing and manipulation of spatially-related data in ways which allow users to visually represent complex geographic phenomena more easily, bringing greater understanding for the world around us. As a result, the integration of GIS technology into social studies classroom practices has assisted student learning and achievement. However, despite the value which GIS possesses, few schools have integrated this technology so far. A significant reason for this limitation is the lack of clear guidelines or models which demonstrate how to employ this technology in the classroom. To help address the problem, this study developed a GIS Instructional Model for Kuwaiti social studies teachers to facilitate student authentic intellectual work, i.e. the student's demonstration of their deeper understanding for the knowledge and skills they are learning. The study employed a design and developmental research methodology, comprised of five major phases, (i) selection of model components and theoretical foundation, (ii) analysis and development, (iii) formative feedback, (iv) revision, and (v) usability evaluation. Phase one involved the selection of the study's theoretical foundation. In phase two, following a comprehensive review of relevant academic literature and, in combination with personal experience, the researcher developed a preliminary GIS Instructional Model. Two expert reviewers evaluated the model in phase three, delivering their opinions by completing an online survey and taking part in follow-up interviews. This feedback was analyzed in phase four, leading to revisions in the GIS Instructional Model to improve its quality for supporting student learning. In the final phase, six Kuwaiti expert reviewers assessed the newly-updated model to determine what barriers it might face regarding its implementation in the Kuwaiti educational system. They completed an online survey as part of this process and provided possible solutions to address these perceived obstacles. This step-by-step procedure helped to validate the model. The overall result was the development of a ready-to-implement teaching model, with all necessary educational materials and instructions, for employing GIS technology in Kuwaiti social studies classrooms to support student authentic intellectual work. In addition, recommendations were provided for Kuwaiti educational policymakers and stakeholders to help overcome perceived obstacles that may hinder model implementation; suggestions for future research are also included. Advisors/Committee Members: Hicks, David (committeechair), Williams, Thomas O. (committee member), Lisanti, Melissa Wall (committee member), Billingsley, Bonnie S. (committee member).

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Les modèles de systèmes complexes sont conçus dans différents contextes. Cependant, l'hétérogénéité induite par ces contextes n’est pas prise en compte lors de la description et de la validation de ces systèmes. De plus, ces systèmes impliquent généralement l’intervention deplusieurs experts du domaine et la réalisation de plusieurs modèles correspondant à différentes analyses (vues) de ce même système. Aucune information concernant les caractéristiques du domaine ni des analyses réalisées n'est explicitée. Nous proposons un cadre méthodologiquepermettant d’une part, de formaliser les connaissances de domaine à l’aide d’ontologies, et d’autre part d'enrichir les modèles à l’aide des connaissances de domaine en définissant des références explicites aux informations formalisées dans ces ontologies. Ce cadre permet également de rendre explicites les caractéristiques d'une analyse en les formalisant dans des modèles qualifiés de «points de vue». Nous avons réalisé deux déploiements de ce cadre méthodologique : un premier déploiement utilisant les techniques de l’Ingénierie Dirigée par les Modèles (IDM) et un second fondé sur les méthodes formelles basées sur des techniques de preuve et de raffinement. Ce cadre a été validé sur plusieurs cas d'études non triviaux issus de l'ingénierie système.

Complex systems models are designed in heterogeneous domains and this heterogeneity is rarely considered explicitly when describing and validating processes. Moreover, these systems usually involve several domain experts and several design models corresponding to different analyses (views) of the same system. However, no explicit information regarding the characteristics neither of the domain nor of the performed system analyses is given. In our thesis, we propose a general framework offering first, the formalization of domain knowledge using ontologies and second, the capability to strengthen design models by making explicit references to the domain knowledgeformalized in these ontology. This framework also provides resources for making explicit the features of an analysis by formalizing them within models qualified as ‘’points of view ‘’. We have set up two deployments of our approach: a Model Driven Engineering (MDE) based deployment and a formal methods one based on proof and refinement. This general framework has been validated on several no trivial case studies issued from system engineering.

Advisors/Committee Members: Aït-Ameur, Yamine (thesis director).

▼ L’analyse de la performance énergétique des bâtiments neufs repose massivement sur des outils logiciels de simulation. La valeur ajoutée de ces derniers est indéniable : ils permettent d’optimiser la conception en facilitant l’évaluation des performances énergétiques du bâtiment durant la phase de conception. Leur impact est cependant limité par plusieurs obstacles, dont les principaux sont le niveau d’expertise requis pour leur utilisation et l’absence de connexion aux outils de Conception Assistée par Ordinateur (CAO). Ce dernier point devient particulièrement critique au moment où l’utilisation de la maquette numérique BIM (Building Information Model) se généralise et où les modèles issus d’outils de CAO sont de plus en plus riches.Cette thèse repose sur cette observation et propose, afin de profiter pleinement du potentiel du BIM et des outils en lien, de contribuer à l’émergence d’approches permettant une transformation fiable et transparente des informations du bâtiment numérique BIM vers les fichiers d'entrée des environnements de simulation. Cela se traduirait par des avantages significatifs, tant sur le rapport coût-efficacité (l’analyse est effectuée plus efficacement), qu’au niveau de la fiabilité (les modèles de simulation sont conformes aux modèles de conception). Toutefois, pour mettre en œuvre de telles approches, plusieurs obstacles doivent être pris en compte : le premier est la nécessité de disposer d’un langage normalisé commun pour le BIM, le deuxième est la définition de mécanismes méthodologiques efficaces et normalisés afin d’enrichir le BIM pour la simulation, le troisième est la mise à disposition d'outils logiciels fiables pour la transformation automatisée du BIM vers les modèles de simulation thermique.Le premier obstacle est en passe d’être levé grâce aux standards issus du consortium international buildingSMART, en particulier les « Industry Foundation Classes » (IFC) qui sont désormais largement reconnus comme un format d'échange standard du BIM dans le domaine de la construction. Le deuxième verrou reste actuel : l’IFC, même dans sa dernière version IFC4, laisse entier de nombreux problèmes de formulation de concepts propres aux domaines métiers, en particulier celui de la simulation énergétique. Cependant, des environnements méthodologiques ont vu le jour permettant d’étendre et d’enrichir de façon structurée les formats de données BIM. C’est par exemple le cas de l’IDM (Information Delivery Manual) et du MVD (Model View Définition) de buildingSMART, pour les IFC.L’objectif de nos travaux est triple. En premier lieu, il s’agit de mettre en œuvre et évaluer l’environnement IDM/ MVD de buildingSMART pour l’interconnexion entre le BIM (format IFC) et la simulation énergétique. Cette étude nous a amenés à proposer un modèle pivot (BSM pour « Building Simulation Model ») basé sur une analogie avec les approches prônées par l’ingénierie dirigée par les modèles. Nous avons également développé un outil logiciel, qui inclut une base de règles de mapping, afin d’automatiser la traduction de… Advisors/Committee Members: Zreik, Khaldoun (thesis director).

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Aujourd’hui, les organisations s'appuient de plus en plus sur les systèmes d'information pour collecter, manipuler et échanger leurs données. Dans ces systèmes, la sécurité joue un rôle essentiel. En effet, toute atteinte à la sécurité peut entraîner de graves conséquences, voire détruire la réputation d'une organisation. Par conséquent, des précautions suffisantes doivent être prises en compte. De plus, il est bien connu que plus tôt un problème est détecté, moins cher et plus facile il sera à corriger. L'objectif de cette thèse est de définir les politiques de sécurité depuis les premières phases de développement et d’assurer leur déploiement correct sur une infrastructure technologique donnée.Notre approche commence par spécifier un ensemble d'exigences de sécurité, i.e. des règles statiques et dynamiques, accompagnées de l'aspect fonctionnel d'un système basé sur UML (Unified Modeling Language). L'aspect fonctionnel est exprimé par un diagramme de classes UML, les exigences de sécurité statiques sont modélisées à l'aide de diagrammes de SecureUML, et les règles dynamiques sont représentées en utilisant des diagrammes d'activités sécurisées.Ensuite, nous définissons des règles de traduction pour obtenir des spécifications B à partir de ces modèles graphiques. La traduction vise à donner une sémantique précise à ces schémas permettant ainsi de prouver l'exactitude de ces modèles et de vérifier les politiques de sécurité par rapport au modèle fonctionnel correspondant en utilisant les outils AtelierB prover et ProB animator. La spécification B obtenue est affinée successivement à une implémentation de type base de données, qui est basée sur le paradigme AOP. Les affinements B sont également prouvés pour s'assurer que l’implémentation est correcte par rapport à la spécification abstraite initiale. Le programme d’AspectJ traduit permet la séparation du code lié à la sécurité sécurité du reste de l'application. Cette approche permet d’éviter la diffusion du code de l'application, et facilite ainsi le traçage et le maintien.Enfin, nous développons un outil qui génère automatiquement la spécification B à partir des modèles UML, et la dérivation d'une implémentation d'AspectJ à partir de la spécification B affinée. L'outil aide à décharger les développeurs des tâches difficiles et à améliorer la productivité du processus de développement

Nowadays, organizations rely more and more on information systems to collect, manipulate, and exchange their relevant and sensitive data. In these systems, security plays a vital role. Indeed, any security breach may cause serious consequences, even destroy an organization's reputation. Hence, sufficient precautions should be taken into account. Moreover, it is well recognized that the earlier an error is discovered, the easier and cheaper it is debugged. The objective of this thesis is to define adequate security policies since the early development phases and ensure their correct deployment on a given technological infrastructure. Our approach starts by specifying a set of security…

Advisors/Committee Members: Mammar, Amel (thesis director), Laleau, Régine (thesis director).

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Nous proposons dans cette thèse une nouvelle approche pour l'exploration d’espaces de conception. Plus précisément, nous utilisons la composition de transformations de modèles pour automatiser la production d'alternatives architecturales, et les algorithmes génétiques pour explorer et identifier des alternatives architecturales quasi-optimales. Les transformations de modèles sont des solutions réutilisables et peuvent être intégrées dans des algorithmes génétiques et ainsi être combinées avec des opérateurs génétiques tels que la mutation et le croisement. Grâce à cela, nous pouvons utiliser (ou réutiliser) différentes transformations de modèles implémentant différents patrons de conception sans pour autant modifier l’environnement d’optimisation. En plus de cela, les transformations de modèles peuvent être validées (par rapport aux contraintes structurelles) en amont et ainsi rejeter avant l’exploration les transformations générant des alternatives architecturales incorrectes. Enfin, les transformations de modèles peuvent être chainées entre elles afin de faciliter leur maintenance, leur réutilisabilité et ainsi concevoir des modèles plus détaillés et plus complexes se rapprochant des systèmes industrielles. A noter que l’exploration de chaines de transformations de modèles a été intégrée dans l’environnement d’optimisation.

In this thesis, we propose a new exploration approach to tackle design space exploration problems involving multiple conflicting non functional properties. More precisely, we propose the use of model transformation compositions to automate the production of architectural alternatives, and multiple-objective evolutionary algorithms to identify near-optimal architectural alternatives. Model transformations alternatives are mapped into evolutionary algorithms and combined with genetic operators such as mutation and crossover. Taking advantage of this contribution, we can (re)-use different model transformations, and thus solve different multiple-objective optimization problems. In addition to that, model transformations can be chained together in order to ease their maintainability and re-usability, and thus conceive more detailed and complex systems.

Advisors/Committee Members: Pautet, Laurent (thesis director), Borde, Etienne (thesis director).

▼ The Dutch governmental organisation Rijkswaterstaat contributes to the smooth and safe flow of traffic, as both traffic jams and accidents cost society large amounts of money each day. Roads are designed for the current traffic composition. Due to the promotion of Adaptive Cruise Control (ACC) systems, utilisation of these systems is expected to increase. Society benefits from insights into the effects these systems have on traffic flow, as they can help to reduce traffic jams and accidents. ACC systems are designed to increase driving comfort by taking over throttling and braking from the human driver. For optimal driver acceptance, these systems show similar driving behaviour to that of human drivers. However, this is not entirely possible due to limited anticipation. To predict how differences in driving behaviour affect traffic flows, researchers usually perform simulations using parametric car-following models. However, research shows contradictory findings. The goal of this research was to gain insights into the performance of commonly applied parametric car-following models on representing the driving behaviour of ACC systems. Optimal model calibration was obtained by investigating the sensitivity of the model calibration to synthetic data. Investigated were the calibration methodology and the quality and quantity of calibration data. Models are calibrated to real-world driving data from an Audi A4 from 2017. These models were used to assess the capability of representing typical highway scenarios: steady-state car-following, cut-in, cut-out, hard-braking and stop-and-go scenarios. The considered models were the Intelligent Driver Model (IDM) model, which has previously been applied to model the driving behaviour of human drivers, the newly developed simplified ACC (sACC) model and a variant on this model. Insights in the sensitivity of the model calibration were obtained by performing a sensitivity analysis on synthetic data. Essential factors in achieving an optimal model calibration are: 1) the model closely matches the driving behaviour in the data, 2) noise levels are as low as possible and 3) the data should contain as many situations as possible that are also included in the model. The dataset must be sufficiently long to include all these situations and to allow the model to develop its dynamics entirely. Using these insights, a calibration was performed on real-world ACC driving data from an Audi A4 (2017). For the ACC system, it was found: 1) the ACC system exhibits non-linear driving behaviour, 2) the acceleration depends on the current velocity and distance to the desired velocity, 3) the system does not consider an intelligent braking strategy and is thus not able of handling safety-critical driving situations and 4) the model includes a sub-controller which ensures comfortable driving behaviour. Except for the comfortable sub-controller, the non-linear IDM model considers all of these factors and thus best represents the driving behaviour. The linear sACC model cannot represent standing… Advisors/Committee Members: Happee, Riender (mentor), Knoop, Victor (mentor), Wang, Meng (mentor), Delft University of Technology (degree granting institution).

▼ Les maladies cardiovasculaires (MCV) représentent la principale cause de décès au Canada et dans le monde. Celles-ci sont particulièrement fréquentes chez la personne âgée. Les MCV sont souvent causées par les complications cliniques de l’athérosclérose. En effet, la rupture de la plaque athérosclérotique est impliquée dans 70% des cas d'infarctus du myocarde (IDM). Le risque d’apparition de celui-ci est associé à la vulnérabilité des plaques athérosclérotiques dont la médiation est assurée par l’inflammation. La réaction inflammatoire est initiée par l’oxydation des lipoprotéines de basse densité (oxLDL) dans le sous-endothélium et perpétrée par l’activation de leucocytes, de cellules endothéliales et de cytokines inflammatoires. Bien que les techniques actuelles d’imagerie soient nécessaires pour mesurer l’étendue de la plaque athérosclérotique et le niveau de la sténose artérielle, ces techniques sont insuffisantes pour évaluer avec précision la stabilité de celle-ci. De même, des biomarqueurs comme la CRP et la Troponine ont apporté des progrès majeurs, cependant, ils ne sont pas spécifiques aux cardiopathies ischémiques. Toutefois, les résultats d’une étude récente suggèrent que la kinase dépendante de la cycline (CDK9), une protéine du cycle cellulaire, serait associée au processus inflammatoire menant à la maladie. Sur la base de ces informations, ils ont émis l’hypothèse que cette protéine pourrait être utilisée comme biomarqueur. Cette présente étude a été réalisée afin de tester cette hypothèse de recherche. Ainsi, quarante-deux participants (n = 42), répartis en deux groupes (patients IDM et patients en bonne santé), avec des âges moyens respectivement 57,81 ± 6,31 ans (n = 25) et 56 ± 6,53 ans (n = 17) ont été inclus dans l’étude. Un bilan biochimique axé sur les paramètres lipidiques (HDL, LDL, triglycérides, cholestérol total), inflammatoires (CRP, activités paraoxonase et arylestérase), CDK9, ainsi que la malondialdéhyde (MDA) a été réalisé. La concentration de CDK9 a été déterminée par la méthode immuno-enzymatique ÉLISA. Des valeurs de P ≤ 0,05 % ont été considérées comme significatives. Nos résultats montrent que le CDK9 était très élevé dans le plasma des patients atteints d’IDM, comparé au groupe témoin avec une différence statistiquement significative (P < 0,05). De même, l’activité paraoxonase de la PON1 était corrélée positivement et significativement avec le niveau plasmatique de CDK9 (P = 0,001). Pris globalement, nos résultats suggèrent que le CDK9 est associé à l’inflammation et peut être considéré comme un biomarqueur du risque cardiovasculaire. SUMMARY Cardiovascular disease (CVD) is the leading cause of death in Canada and around the world. These are particularly common in the elderly. CVD is often included in the clinical complications of atherosclerosis. In fact, the rupture of the atherosclerotic plaque is involved in 70% of cases of myocardial infarction (MI). The risk of developing this is associated with the vulnerability of atherosclerotic plaques mediated by inflammation. The… Advisors/Committee Members: Khalil, Abdelouahed (advisor).

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Des nombreux utilisateurs des systèmes multi-agents (SMA) sont très souvent découragés de modéliser et simuler dans les plates-formes actuelles SMA. Plus précisément, modéliser la dynamique d'un système (en particulier les comportements de l'agent) est très souvent vu comme un défi pour les utilisateurs de SMA. Dans le domaine des systèmes socio-écologiques (SES), cet inconvénient est plus souvent observé une fois que les experts de domaine en SES sont rarement des programmeurs. De plus, la majorité des plateformes SMA n'a pas été conçue en prenant en considérant le fait que les experts de domaines ne sont pas des programmeurs. On constate que la majeure partie des outils MAS ne sont pas dédiés à SES, ou qu'ils ne possèdent pas un formalisme compréhensible pour représenter les comportements de SMA. En outre, comme ces outils sont dépendant des plateformes, un modèle réalisé dans une plateforme SMA ne peut pas être correctement utilisé dans une autre plate-forme en raison de l'incompatibilité entre ces plateformes SMA. Afin de surpasser ces limitations, nous proposons un langage dédié au domaine SES pour décrire les comportements des agents réactifs, quelle que soit la plate-forme utilisée pour la simulation des SMA. Pour ce faire, nous avons appliqué l’approche de l’ingénierie dirigée par les modèles (IDM), une approche qui fournit des outils pour développer des langages dédiés à partir d'un méta-modèle (syntaxe abstraite), des éditeurs textuels avec coloration syntaxique (pour la syntaxe concrète) et des outils des générateurs de code (pour la génération de source code à partir d'un modèle). En conséquence, nous avons mis en œuvre un langage et un éditeur de texte qui permet à des experts du domaine SES de décrire les comportements de trois manières différentes qui sont fermées à leur expression naturelle : sous forme d'équations quand ils sont familiers avec celles-ci, en tant que séquence d'activités proche du langage naturel ou comme un diagramme d'activité pour représenter les décisions et une séquence de comportements en utilisant un formalisme graphique. Pour montrer la généralité, nous avons également développé des générateurs de code ciblant deux plates-formes différentes SMA (Cormas et Netlogo). Nous avons testé les générateurs de code en mettant en œuvre deux modèles SES avec le langage dédié développé. Le code généré obtenu a été généré pour les deux plates-formes SMA Cormas et NetLogo, et simulé avec succès dans un des deux plateformes. Nous avons conclu que l'approche IDM fournit des outils adéquats à développer des langages dédiés et des générateurs de code pour faciliter la modélisation et la simulation SMA par des non-programmeurs. En ce qui concerne le langage développé, bien que l’aspect comportemental de la simulation MAS fasse partie de la complexité de la modélisation en SMA, il y a encore d'autres aspects essentiels du modèle et de la simulation de SMA qui sont encore à être explorés, tels que l'initialisation et les points de vue sur un le monde simulé d’un modèle.

Many users of multi-agent…

Advisors/Committee Members: Müller, Jean-Pierre (thesis director).

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L’Ingénierie Dirigée par les Modèles (IDM) est une méthode de développement logicielle ayant pour but d’améliorer la productivité et la qualité logicielle en utilisant les modèles comme artefacts de premiers plans durant le processus développement. Dans cette approche, les modèles sont typiquement utilisés pour représenter des vues abstraites d’un système, manipuler des données, valider des propriétés, et sont finalement transformés en ressources applicatives (code, documentation, tests, etc). Bien que les techniques d’IDM aient montré des résultats positifs lors de leurs intégrations dans des processus industriels, les études montrent que la mise à l’échelle des solutions existantes est un des freins majeurs à l’adoption de l’IDM dans l’industrie. Ces problématiques sont particulièrement importantes dans le cadre d’approches génératives, qui nécessitent des techniques efficaces de stockage, requêtage, et transformation de grands modèles typiquement construits dans un contexte mono-utilisateur. Plusieurs solutions de persistance, requêtage, et transformations basées sur des bases de données relationnelles ou NoSQL ont été proposées pour améliorer le passage à l’échelle, mais ces dernières sont souvent basées sur une seule sérialisation model/base de données, adaptée à une activité de modélisation particulière, mais peu efficace pour d’autres cas d’utilisation. Par exemple, une sérialisation en graphe est optimisée pour calculer des chemins de navigations complexes,mais n’est pas adaptée pour accéder à des valeurs atomiques de manière répétée. De plus, les frameworks de modélisations existants ont été initialement développés pour gérer des activités simples, et leurs APIs n’ont pas évolué pour gérer les modèles de grande taille, limitant les performances des outils actuels. Dans cette thèse nous présentons une nouvelle infrastructure de modélisation ayant pour but de résoudre les problèmes de passage à l’échelle en proposant (i) un framework de persistance permettant de choisir la représentation bas niveau la plus adaptée à un cas d’utilisation, (ii) une solution de requêtage efficace qui délègue les navigations complexes à la base de données stockant le modèle,bénéficiant de ses optimisations bas niveau et améliorant significativement les performances en terme de temps d’exécution et consommation mémoire, et (iii) une approche de transformation de modèles qui calcule directement les transformations au niveau de la base de données. Nos solutions sont construites en utilisant des standards OMG tels que UML et OCL, et sont intégrées dans les solutions de modélisations majeures telles que ATL ou EMF.

The Model Driven Engineering (MDE) paradigm is a softwaredevelopment method that aims to improve productivity and software quality by using models as primary artifacts in all the aspects of software engineering processes. In this approach, models are typically used to represent abstract views of a system, manipulate data, validate properties, and are finally transformed to application artifacts (code, documentation,…

Advisors/Committee Members: Cabot, Jordi (thesis director), Sunyé, Gerson (thesis director).