Academic literature on the topic 'Systèmes réactifs distribués'

UML (Unified Modeling Language) rend très aisée la modélisation alors que la technologie synchrone convient à la mise en oeuvre. Nous visons à construire une passerelle entre les deux et à proposer un nouveau processus de développement pour les systèmes réactifs distribués. Dans cette thèse, nous nous concentrons sur le traitement de diagrammes d'états. Nous proposons une nouvelle structure de diagrammes d'états, basé sur laquelle nous introduisons deux nouvelles notions : la trame et la réduction. La sémantique d'un état-ou est alors simplement un choix entre sa trame et sa réduction. Nous proposons ainsi une nouvelle méthode pour traduire des diagrammes d'états vers le langage BDL (Behaviour Description Language). Cette traduction donne réellement une sémantique complète et formelle des diagrammes d'états d'UML. En parallèle, nous proposons un nouveau formalisme BE (Behaviour Expression), sa sémantique formelle et son mécanisme de compilation. Tous les éléments théoriques présentés dans la thèse sont également réalisés : la traduction des diagrammes d'états vers BDL et vers BE ; la compilation de BE en SIGNAL et en C ; et les interfaces de ces outils avec la plate-forme UMLAUT.

Un robot mobile autonome doit réaliser des tâches non répétitives dans un environnement imparfaitement connu et non-coopératif, voire hostile. Dans ce contexte les missions attribuées au robot ne peuvent être définies que de façon abstraite et peu détaillée, et le robot doit être doté de moyens pour les interpréter, appréhender l'environnement, décider des actions adéquates et réagir aux événements asynchrones. Afin de concilier décision et réaction, l'architecture de contrôle proposée, c'est-à-dire la manière dont sont organisées les composantes logicielles du robot, comporte deux niveaux hiérarchiques : les niveaux décisionnel et fonctionnel. Ce second niveau, objet principal de la thèse, fournit l'ensemble des capacités opératoires du système (perception, modélisation, mouvements et actions). La première partie du mémoire présente l'architecture globale et fournit un état de l'art et une analyse critique focalisée sur l'organisation des systèmes réactifs. La seconde partie explicite les conditions requises au niveau de la couche fonctionnelle pour satisfaire l'autonomie, la réactivité et la programmabilité du robot. Ces caractéristiques, associées à la grande diversité et aux contraintes temporelles des fonctions opératoires, ont conduit à une structuration en modules. La formalisation structurelle, comportementale et fonctionnelle des modules a permis en particulier de concevoir des méthodes générales d'intégration de fonctions. Les fonctions ainsi encapsulées dans les modules composent un ensemble de services homogènes, réactifs et observables à la disposition du niveau décisionnel qui accomplit les tâches du robot en les combinant dynamiquement en un arbre d'activités. Les modules sont décrits et produits au moyen d'un langage de spécification associé à un générateur automatique nommé GenoM. La dernière partie présente trois intégrations complètes. La première concerne Hilare, un robot expérimental d'intérieur é quipé de nombreux capteurs et fonctionnalités. Des méthodes originales de localisation et de contrôle de déplacement pour véhicule non-holonome sont détaillées. La seconde porte sur la navigation en milieu naturel du robot tout terrain ADAM. La dernière, relative à la coopération multi-robots, a conduit à une simulation réaliste d'une quinzaine de robots (sous UNIX) et à une expérimentation réelle avec trois robots Hilare (sous VxWorks).

L'intelligence en essaim constitue désormais un domaine à part entière de l'intelligence artificielle distribuée. Les problématiques qu'elle soulève touchent cependant à de nombreux autres domaines ou questions scientifiques. En particulier le concept d'essaim trouve pleinement sa place au sein de la science dites des ``systèmes complexes''. Cette thèse présente ainsi la conception, les caractéristiques et les applications d'un modèle original, le SMA logistique, pour le domaine de l'intelligence en essaim. Le SMA logistique trouve son origine en modélisation des systèmes complexes : il est en effet issu des réseaux d'itérations couplées dont nous avons adapté le modèle de calcul à l'architecture multi-agent. Ce modèle se fonde sur des principes communs à d'autres disciplines, comme la synchronisation et le contrôle paramétrique que nous plaçons au coeur des mécanismes d'auto-organisation et d'adaptation. Du point de vue mathématique, les applications logistiques sont à la base de la formalisation du comportement interne des agents constituant le SMA logistique, tout en prenant place dans un schéma ``influence-réaction''. L'environnement à base de champs est l'autre aspect fondamental du SMA logistique, en permettant la réalisation des interactions indirectes des agents et en jouant le rôle d'une structure de données pour le système. Les travaux décrits dans cette thèse donnent lieu à des applications principalement en simulation et en optimisation, comme c'est le cas pour la plupart des algorithmes du domaine de l'intelligence en essaim. L'intérêt et l'originalité du SMA logistique pour l'intelligence en essaim résident dans l'aspect générique de son schéma théorique qui permet de traiter avec un même modèle des phénomènes considérés a priori comme distincts dans la littérature : phénomènes de ``flocking'' et phénomènes stigmergiques ``fourmis'' à base de phéromones. Ce modèle répond ainsi à un besoin d'explication des mécanismes mis en jeu autant qu'au besoin d'en synthétiser les algorithmes générateurs.

Ce travail s'inscrit dans le cadre du Projet Européen EUREKA PROMETHEUS-PROCHIP dont les objectifs d'accroître la sécurité et l'efficacité du trafic routier. Dans le cadre de ce projet, plusieurs équipes de recherches ayant des compétences multidisciplinaires ont pris en charge les différents éléments d'un démonstrateur qui vise à la détection de situations dangereuses en environnement autoroutier. Ce qui a conduit à l'élaboration d'une architecture multiprocesseur hétérogène et d'un ensemble d'algorithmes permettant l'évaluation de ce concept dans une structure ouverte. Cette thèse est consacrée au problème d'interaction entre algorithme/architecture soulevé par des systèmes parallèles réactifs embarqués à fortes contraintes et utilise comme champ applicatif le démonstrateur de détection d'obstacle du programme de recherche PROCHIP. Nous avons analysé et illustré les possibilités d'une nouvelle méthodologie dans une intégration optimisée et évolutive des systèmes réactifs. Nous avons montré, grâce au niveau d'abstraction et à la vision globale de cette méthodologie, que son extension à une architecture hétérogène est tout à fait possible et naturelle. En partant de cette méthodologie, nous avons proposé un modèle d'exécutif distribué temps réel qui représente un bon compromis entre efficacité et portabilité. Cet exécutif implante un modèle global de communication et de synchronisation sur machine parallèle à mémoire distribuée. Il met en évidence une approche générale pour la résolution des problèmes de communication pour ce type de machine. Cette approche prend en compte des différentes contraintes: temps de communication, espace mémoire, congestions et inter-blocage, etc. Nous avons validé la génération automatique de cet exécutif distribué dans le cas d'une architecture multiprocesseur hétérogène. Nous avons considéré le cas particulier du démonstrateur de détection d'obstacles. Néanmoins, la méthodologie et l'exécutif peuvent s'adapter à d'autres classes de systèmes réactifs. Il s'agit surtout des systèmes réactifs parallèles à fortes contraintes, dont les architectures cibles sont des multiprocesseurs à mémoire distribuée

Cette recherche propose un modele pour le pilotage hierarchise des systemes de production permettant de prendre en compte les reactions aux perturbation dues a des aleas de fonctionnement. Une architecture pcs (planification, conduite, suivi) permet de detecter et de diagnostiquer les differents types de perturbations. Pour la concevoir on s'appuie sur les concepts de reseau de profils de flux, de capacite d'adsorption et sur la zone d'influence potentielle minimale deduite du graphe potentiel-groupes d'operations

Ce travail s'inscrit dans la continuité des travaux qui prônent l'idée que la résolution de problèmes complexes peut être élaborée à partir d'éléments réactifs simples en interaction. L'objectif de cette thèse est de proposer une approche auto-organisée d'inspiration physique pour le problème de positionnement mono et multi-niveaux. Ce type de problème concerne le positionnement d'un ensemble de facilities par rapport à des demandes de façon à optimiser un objectif global. L'enjeu de notre approche est la conception d'un comportement intelligent d'un point de vue global à partir d'agents avant des comportements réactifs simples. La solution au problème de positionnement peut être considérée comme un phénomène émergent dû à l'organisation spatiale issue des interactions des agents entre eux et avec leur environnement. Le point nodal est alors la mise au point de comportements élémentaires simples afin d'obtenir un résultat émergent correspondant aux objectifs désirés. Les comportements des agents facilities se basent sur des lois physiques simples d'attraction et de répulsion. Ces agents sont attirés vers la demande pour satisfaire leurs objectifs locaux et repoussés entre eux pour assurer une répartition cohérente sur l'environnement. La solution globale du problème correspond à un agencement cohérent des agents par rapport à la demande. Notre travail porte donc sur plusieurs aspects : l'agentification du problème de positionnement, la définition du processus de résolution, et l'évaluation des caractéristiques quantitatives et qualitatives de l'approche à travers divers cas d'applications. Les applications traitées dans cette thèse sont très variées en terme de caractéristiques et de contraintes. Elles ont permis de traiter plusieurs variantes du problème de positionnement, notamment le problème de positionnement multi-niveaux, et de montrer la pertinence de notre approche
The work presented in this PhD thesis promotes the idea that the resolution of complex problems can be tackled thanks to a population of simple interacting agents. The objective of this thesis is to propose a self-organized approach to solve the single and multi-level facility location problem. This kind of problem requires locating facilies considering a certain demand, in order to optimize some performance criteria. The proposed model relies on a set-organizing simple agents situated in a common environment which interact and attempt to reach a global optimization goal. The agents have neither cognitive abilites nor a representation of the global system. The interactions between agents and their environment, which are based on the artificial potential fields approach, allow to locally optimize the agent's locations. In particular, the agents' behaviors are based on a combination of attractive and repulsive forces. The facility agents are attracted to the demand to satisfy their local objectives and repulsed by each other to ensure a consistent repartition in the environment. The optimization of the whole system is the outcome of a process of agents' self-organization. Our work has several concerns : agentifying the location problem, defining the solving process, and evaluating the approach relying on qualitative and quantitative criteria. We conduct empirical studies on various case studies. These, allow to handle several variants of the location problem, especially the multi-level problem, and to check the relevance of our approach

Le bloc opératoire est l'un des secteurs les plus déterminant d'un hôpital. L’optimisation de son processus est une priorité des gestionnaires de l’hôpital. La littérature abondante sur le sujet est unanime sur le fait que planifier et ordonnancer les interventions, en satisfaisant une grande multitude d’exigences et de contraintes rend la construction du programme opératoire une tâche très complexe. En plus, la construction du programme est loin de suffire, il est impératif de maintenir automatique en « Near Real Time » le planning en fonction des évènements apparaissant au cours de la phase avale de réalisation.L’objectif de cette thèse est d’apporter une méthodologie de gestion du processus du bloc opératoire, intégrant d’une part une aide à la décision pour optimiser la planification prédictive et permettre d’autre part une replanification dynamique pour garantir une réactivité du processus de ce secteur médicale.Notre étude a débuté par un état de l’art sur les problématiques de gestion du bloc opératoire et les solutions proposées, avec un but initial : cibler la démarche d’amélioration à engager. Nous avons constaté que la complexité et la lourdeur des modèles existants souvent basés sur la recherche opérationnelle et surtout l’explosion combinatoire des contraintes rendent impossible de trouver l’optimum pour des tailles d’instances réalistes. Cela nous a décidé pour notre étude à rompre avec la stratégie classique d’amélioration continue. Nous avons privilégié une approche IAD pour rechercher des solutions par une logique programmée plutôt que par les résolutions calculées des approches traditionnelles. Par la suite, nous avons modélisé les acteurs du processus de planification des interventions chirurgicales à l’aide d’un système multi-agents.L’approche proposée permet de fournir la plus convenable planification prédictive de l’activité du bloc opératoire. Chaque intervention chirurgicale est planifiée unitairement en tenant compte des règles, de toutes les contraintes mais aussi des préférences des chirurgiens. Le même modèle permet en phase avale avec une aide à la décision, l’affectation d’une intervention chirurgicale face à une situation d’urgence. Pour une meilleure performance couplée à une réactivité accrue, nous avons abordé aussi, avec ce modèle, le problème d’ajustement dynamique des plannings pour équilibrer la charge en heure de chirurgie entre les salles opératoires.Dans la méthodologie proposée, l’aide à la décision est basée dans l’utilisation des connaissances et des règles du savoir-faire et de leur capitalisation selon les principes d’un système expert. En outre, nous avons proposé un ensemble d’indicateurs de performance et de réactivité calculés automatique qui sont susceptibles d’être mis en place dans un futur outil de validation et qui peuvent être utilisés comme feedback pour optimiser le processus d’aide à la décision.La collaboration avec un CHU au Liban a permis d’obtenir des données sur des scénarios d’instances de chirurgies hebdomadaires. Les résultats de quelques simulations mettent en évidence la convenance, de l’approche IAD, à résoudre la problématique posée
The operating theater is one of the most important sector of a hospital. Optimizing its process is a priority for hospital managers. The abundant literature on the subject is unanimous on the fact that planning and sequencing interventions, satisfying a great multitude of requirements and constraints makes the construction of the operational program a very complex task. In addition, the construction of the program is far from enough, it is imperative to maintain automatic in "Near Real Time" the schedule according to the events appearing during the downstream phase of realization.The objective of this thesis is to provide a methodology for the management of the operating room process, integrating on the one hand a decision support to optimize the predictive planning and on the other hand to allow a dynamic replanning to guarantee a reactivity of the process of this medical sector.Our study began with a state of the art on the issues of operating theater management and proposed solutions, with an initial goal: to target the improvement approach to engage. We have noticed that the complexity and the heaviness of the existing models often based on the operational research and especially the combinatorial explosion of the constraints makes it impossible to find the optimum for realistic sizes of instances. This led us to decide that our study would break with the traditional strategy of continuous improvement. We favored an IAD approach aimed at finding solutions according to a programmed logic rather than the calculated resolutions of traditional approaches. Subsequently, we modeled the actors in the surgical intervention planning process using a multi-agent system.The proposed approach provides the most appropriate predictive planning of the operating theater activity. Each surgical procedure is planned individually considering the rules, all the constraints but also the surgeons' preferences. The same model allows in the downstream phase with a decision aid, the assignment of a surgical intervention facing an emergency situation. For a better performance coupled with an increased reactivity, we have also approached, with this model, the problem of dynamic adjustment of the schedules to balance the load in hours of surgery between the operating rooms.In the proposed methodology, decision support is based on the use of knowledge and the rules of know-how and their capitalization according to the principles of an expert system. In addition, we have proposed a set of automatic calculated performance and responsiveness indicators that are likely to be implemented in a future validation tool and that can be used as feedback to optimize the decision support process.Collaboration with a CHU in Lebanon provided data on scenarios of weekly surgeries. The results of some simulations highlight the convenience of the IAD approach in solving the problem

Les établissements de santé sont confrontés à de nouveaux défis tels que le vieillissement de la population, la hausse des coûts des soins et les progrès rapides des technologies médicales. Les nouvelles politiques de contrôle du budget des soins ont été introduites pour augmenter l'efficacité, réduire les déchets et remodeler le système de santé.Ces établissements cibles présentent des réseaux complexes incluant de ressources humaines,financières, structurelles et technologiques visant à garantir les meilleurs soins. Ces enjeux concernent d'autant plus les services d'urgence engorgés par l'afflux massif des passages, qui doivent fournir des décisions rapides et assurer le dimensionnement de ses ressources afin de réduire les délais d'attente des patients sans compromettre la qualité de soin.L'objectif de cette thèse est de proposer des solutions appropriées aux services d'urgences permettant d'améliorer la prise en charge des patients en termes de temps d'attente. Nous avons commencé par analyser les problématiques de la filière des urgences afin d'engager une démarche d'amélioration. Par la suite, nous avons modélisé le processus de prise en charge des patients au service d'accueil des urgences à l'aide d'un système multi-agent ouvert et dynamique. Le système proposé permet de fournir une aide à la décision sur la planification de l'activité médicale et l'affectation des ressources humaines dans une unité où on se trouve souvent face à une situation d'urgence nécessitant une prise en charge rapide et efficace. Dans ce contexte, nous abordons le problème réactif d'optimisation de l'ordonnancement des opérations de soin et le problème de coordination du personnel médical. Nous nous intéressons au dimensionnement des ressources humaines au SU en adoptant une approche de prise en compte des compétences maîtrisées dans le but de trouver une adéquation avec celles requises par l'activité médicale afin avant tout d'accroitre la qualité, réduire les délais d'attente et permettre de dégager des gains de gestion

Les établissements de santé sont confrontés à de nouveaux défis tels que le vieillissement de la population, la hausse des coûts des soins et les progrès rapides des technologies médicales. Les nouvelles politiques de contrôle du budget des soins ont été introduites pour augmenter l'efficacité, réduire les déchets et remodeler le système de santé.Ces établissements cibles présentent des réseaux complexes incluant de ressources humaines,financières, structurelles et technologiques visant à garantir les meilleurs soins. Ces enjeux concernent d’autant plus les services d’urgence engorgés par l’afflux massif des passages, qui doivent fournir des décisions rapides et assurer le dimensionnement de ses ressources afin de réduire les délais d’attente des patients sans compromettre la qualité de soin.L’objectif de cette thèse est de proposer des solutions appropriées aux services d’urgences permettant d’améliorer la prise en charge des patients en termes de temps d’attente. Nous avons commencé par analyser les problématiques de la filière des urgences afin d’engager une démarche d’amélioration. Par la suite, nous avons modélisé le processus de prise en charge des patients au service d’accueil des urgences à l’aide d’un système multi-agent ouvert et dynamique. Le système proposé permet de fournir une aide à la décision sur la planification de l’activité médicale et l’affectation des ressources humaines dans une unité où on se trouve souvent face à une situation d’urgence nécessitant une prise en charge rapide et efficace. Dans ce contexte, nous abordons le problème réactif d’optimisation de l’ordonnancement des opérations de soin et le problème de coordination du personnel médical. Nous nous intéressons au dimensionnement des ressources humaines au SU en adoptant une approche de prise en compte des compétences maîtrisées dans le but de trouver une adéquation avec celles requises par l’activité médicale afin avant tout d’accroitre la qualité, réduire les délais d’attente et permettre de dégager des gains de gestion
Health-care organizations are facing new challenges such as the aging population, the rise of health care costs and the rapid progress of medical technologies. New policies of health care budget control have been introduced to increase efficiency, reduce waste and reshape the entire health care system. Targeted organizations are complex networks of human,financial, structural and technological resources aiming at guarantying best public health care.These issues concern all the more Emergency Departments (ED) congested by the massive influx of passages and which must provide quick decisions and ensure the sizing of its resources to reduce waiting times for patients with out compromising quality of care.The objective of this thesis is to propose appropriate solutions to ED to improve carefor patients in terms of waiting time. We began by analyzing the problems of the emergency department in order to initiate a process of improvement. Subsequently, we modeled the process of care for patients at ED by using an open and dynamic multi-agent system. The proposed system can provide decision support on business planning and allocation of medical resources in a unit where one is often faced with an emergency situation requiring rapid and effective response. In this context, we study the reactive problem for optimizing scheduling of operations care and the coordination problem of medical staff. We take into account the skills mastered by human resources at ED in order to find a match with those required by the medical activity. This approach aims to increase quality, reduce time of expectation and provide pointers gains management

Nous proposons dans cette thèse, différents outils de réglage de tension et de gestion de la puissance réactive en fonction des conditions de raccordement des éoliennes au réseau électrique. Trois cas figure sont étudiés : raccordement direct sur un poste source de distribution, raccordement des éoliennes réparties dans un réseau de distribution et raccordement d'un ensemble de parcs éoliens au réseau de transport.Un algorithme de réglage basé sur l'asservissement de la puissance réactive est proposé pour le raccordement direct d'un parc sur un poste source. Un réglage coordonné de tension en présence de régleur en charge est proposé (D-RCT) pour le raccordement des éoliennes reparties dans un réseau de distribution. On propose aussi une version plus décentralisée du réglage coordonné (D2-RCT) qui pourrait être implantée sous forme de système multi-agents intelligents (SMA). Un system de control multi-niveaux est proposé pour le raccordement d'un ensemble de parcs éoliens au réseau de transport. Il permet de répondre de manière optimale à une demande puissance réactive envoyée par le gestionnaire du réseau de transport. Les différents types de réglages proposés sont basés sur des algorithmes d'optimisation multi-objectifs. Afin de valider en temps réel le bon fonctionnement des stratégies de réglages développées ainsi que leurs modes de communication, une implantation expérimentale sous simulateur temps réel RT-Lab a été effectuée. Enfin, les résultats des simulations montrent l'amélioration de l'intégration de la production décentralisée dans les réseaux électriques