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International audience; An approach based upon Model-Based System Engineering and Value Analysis for Sustainable Systems

Multi-Agents are a promising paradigm for software complex systems design. Indeed, this paradigm porposes new strategies for analysis, design and implementation of such systems. Multi-Agents Systems are considered as societies of autonomous entities called agents that interact in order to solve problems or jointly fullfil a goal abstractions are the fundation for analysis and design of MAS. Moreover, any methodology must take into account these asbtractions in order to develop MAS in a principled way. The models taken as basis for this work are based on organisational concepts that enable the analysis and design of MAS as societies of individuals playing roles in organisations. These concepts alos allow the modelling of complex organisational structures such as hlarchies in which agents, called holons, can be composed of other holons and thus define a hierarchicak structure. The definition of these concepts are done through a twofold process. On the one hand they are defined with meta-models sing a semi-formal notation. On the other hand, for define a non ambiguous semantics and benefit from validation and verification tools, they are also defined with a formal language based on the integration of two existing formalisms: Object-Z and statecharts. Agents architectures are studied using the organisational model and a revere-engineering approach leads to the understanding of these architectures. Two methodologies based in these resukts are presented. The first is an initial work concerning Holonic MAS. The second is the result of a joint work with Massimo Cossentino and is more general., Les Systèmes Multi-Agents (SMA) forment un paradigme prometteur pour la conception de systèmes logiciel complexes. En effet, ce paradigme propose de nouvelles stratégies pour analyser, concevoir et implémenter de tels systèmes. Les systèmes multi-agents sont considérés comme des sociétés composées d'entités autonomes et indépendantes, appelées agents, qui interagissent en vue de résoudre un problème ou de réaliser collectivement une tâche. Nous nous plaçons dans un cadre d'ingénierie logicielle pour ce mémoire. Pour tout nouveau paradigme d'ingénierie logicielle pour pouvoir être pleinement appliqué et déployé il est nécessaire de disposer de nouveaux modèles et d'abstractions nouvelles. Ces abstractions servent de base à l'analyse et à la conception des SMA. De plus, toute méthodologie dédiée aux SMA doit prendre ces abstractions pour pouvoir développer des SMA de manière sys\-té\-ma\-ti\-que, sure, robuste et fiable. Les modèles à la base de tous les travaux dans ce mémoire sont composés de concepts organisationnels qui permettent de concevoir les SMA comme des sociétés d'individus, les agents, qui jouent des rôles dans des organisations. Ces concepts permettent également la description de structures organisationnelles complexes telles que les holarchies dans lesquelles les agents, désignés par le terme holons, peuvent être composés d'autres holons et définir une structure hiérarchique. La définition de ces concepts se fait au travers de méta-modèles exprimés avec une notation semi-formelle. Pour définir une sémantique non ambigüe et bénéficier d'outils de validation et de vérification nous proposons de spécifier des concepts au travers d'un langage formel. Aucun langage ne satisfaisant nos besoins nous avons composé deux langages existants : Object-Z et les statecharts. La syntaxe et la sémantique du langage formel OZS sont définies sur cette base. Des architectures d'agents sont étudiées en utilisant le modèle organisationnel et les outils formels. Ces études sont de deux types, définition complète d'une architecture et rétro-ingénierie afin de comprendre et analyser les éléments fondateurs d'architectures existantes pour pouvoir les réutiliser dans d'autres contextes. Deux méthodologies sont exploitant les concepts et la notation formelle sont proposées. La première est issue d'un travail initial concernant l'analyse et la conception de SMA Holoniques utilisant un cadre particulier. La deuxième est issue d'une collaboration avec Massimo Cossentino et est plus générale.

Multi-Agents are a promising paradigm for software complex systems design. Indeed, this paradigm porposes new strategies for analysis, design and implementation of such systems. Multi-Agents Systems are considered as societies of autonomous entities called agents that interact in order to solve problems or jointly fullfil a goal abstractions are the fundation for analysis and design of MAS. Moreover, any methodology must take into account these asbtractions in order to develop MAS in a principled way. The models taken as basis for this work are based on organisational concepts that enable the analysis and design of MAS as societies of individuals playing roles in organisations. These concepts alos allow the modelling of complex organisational structures such as hlarchies in which agents, called holons, can be composed of other holons and thus define a hierarchicak structure. The definition of these concepts are done through a twofold process. On the one hand they are defined with meta-models sing a semi-formal notation. On the other hand, for define a non ambiguous semantics and benefit from validation and verification tools, they are also defined with a formal language based on the integration of two existing formalisms: Object-Z and statecharts. Agents architectures are studied using the organisational model and a revere-engineering approach leads to the understanding of these architectures. Two methodologies based in these resukts are presented. The first is an initial work concerning Holonic MAS. The second is the result of a joint work with Massimo Cossentino and is more general., Les Systèmes Multi-Agents (SMA) forment un paradigme prometteur pour la conception de systèmes logiciel complexes. En effet, ce paradigme propose de nouvelles stratégies pour analyser, concevoir et implémenter de tels systèmes. Les systèmes multi-agents sont considérés comme des sociétés composées d'entités autonomes et indépendantes, appelées agents, qui interagissent en vue de résoudre un problème ou de réaliser collectivement une tâche. Nous nous plaçons dans un cadre d'ingénierie logicielle pour ce mémoire. Pour tout nouveau paradigme d'ingénierie logicielle pour pouvoir être pleinement appliqué et déployé il est nécessaire de disposer de nouveaux modèles et d'abstractions nouvelles. Ces abstractions servent de base à l'analyse et à la conception des SMA. De plus, toute méthodologie dédiée aux SMA doit prendre ces abstractions pour pouvoir développer des SMA de manière sys\-té\-ma\-ti\-que, sure, robuste et fiable. Les modèles à la base de tous les travaux dans ce mémoire sont composés de concepts organisationnels qui permettent de concevoir les SMA comme des sociétés d'individus, les agents, qui jouent des rôles dans des organisations. Ces concepts permettent également la description de structures organisationnelles complexes telles que les holarchies dans lesquelles les agents, désignés par le terme holons, peuvent être composés d'autres holons et définir une structure hiérarchique. La définition de ces concepts se fait au travers de méta-modèles exprimés avec une notation semi-formelle. Pour définir une sémantique non ambigüe et bénéficier d'outils de validation et de vérification nous proposons de spécifier des concepts au travers d'un langage formel. Aucun langage ne satisfaisant nos besoins nous avons composé deux langages existants : Object-Z et les statecharts. La syntaxe et la sémantique du langage formel OZS sont définies sur cette base. Des architectures d'agents sont étudiées en utilisant le modèle organisationnel et les outils formels. Ces études sont de deux types, définition complète d'une architecture et rétro-ingénierie afin de comprendre et analyser les éléments fondateurs d'architectures existantes pour pouvoir les réutiliser dans d'autres contextes. Deux méthodologies sont exploitant les concepts et la notation formelle sont proposées. La première est issue d'un travail initial concernant l'analyse et la conception de SMA Holoniques utilisant un cadre particulier. La deuxième est issue d'une collaboration avec Massimo Cossentino et est plus générale.

Ce rapport présente les divers aspects de la théorie des ensembles flous, c'est à dire les ensembles flous, les relations floues, la logique floue , les points forts et faibles de la méthode et ses principaux champs d'application. Cette introduction aux méthodes floues, est complétée par une étude du calcul flou, autour duquel nous avons développé une librairie. Enfin, nous proposons deux solutions pour l'estimation du coefficient de ruissellement décennal, une part un logiciel du domaine public qui met en oeuvre un contrôleur neuroflou, et l'autre est le développement d'un logiciel à base de variables et de règles floues. (Résumé d'auteur)