MasterV23_04_07_14h50

peaceevenBiotechnology

Oct 4, 2013 (4 years and 1 month ago)

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Projet de master de recherche en informatique Breton


Description de la partie Brestoise


Version du 2
3

Avril 2007


1.

Plan


1. Plan

................................
................................
................................
................................
.

1

2. Vue d’ensemble de la contribution Brestoise au master de recherche

............................

3

2.1. UE commune CMP : Connaissance, modèles et paradigmes

................................
................................

4

3. Overview of contribution to the research
master’s degree in computer science
proposed in Brest
................................
................................
................................
.................

7

3.1. Common course CMP: Knowledge, models et paradigms (To do…)

................................
....................

8

4. Parcours «

Systèmes Informatiques Centrés sur l'Humain (SICH)

»

...............................

9

4.1. Description générale du parcours
................................
................................
................................
............

9

4.2. Description on «

Human Centred Computer Science

» Track

................................
..............................

10

4.3. UE HUM

: L’Humain, ses Codes, ses Normes, ses Sociétés

................................
...............................

12

4.4. HUM course : Human, it’s Codes, it’s Standards, it’s Societies

................................
............................

13

4.5. U.E CRV: Comportements Anthropomorphes en Réalités Virtuelle et Augmentée

..............................

14

4.6. CRV course : Anthropomorphi
c Behaviour in Augmented and Virtual Reality

................................
......

15

4.7. UE CPU

: Communautés, Pratiques et Usage

................................
................................
......................

16

4.8. CPU

Course : Communautés, Pratiques et Usage (todo)

................................
................................
.....

17

4.9. UE LVB

: L
aboratoire Virtuel pour la Biologie

................................
................................
........................

18

4.10. LVB course: Virtual Laboratory applied to Biology

................................
................................
.............

19

5. Parcours «

Systemes et objets communicants mobiles

»
................................
..............

22

5.1. Descripti
on générale du parcours
................................
................................
................................
..........

22

5.2. Description on «

Mobile and communicating objects based Systems

» Track

................................
.....

22

5.3. UE MT : Modèles et Transformations
................................
................................
................................
...

23

5.4. MT course: Model
s and Transformation

................................
................................
...............................

24

5.5. UE SVT : Spécification, Vérification et Test

................................
................................
.........................

26

5.6. SVT course: Specification, Verification et Test

................................
................................
....................

28

5.7. UE RSC : Environnements, réseaux

et systèmes de contrôle

................................
..............................

31

5.8. RSC course: Environments, networks and control systems
................................
................................
..

32

5.9. UE ZZZ : Architectures pour Systèmes Informatiques Autonomes

................................
......................

34

5.10. ZZZ
course: Autonomous Systems Architectures

................................
................................
..............

36


2.

Vue d’ensemble de la contribution Brestoise au
master de recherche


Le Master de Recherche "brestois" se structure selon deux parcours composés de quatre
Unités d'Enseignement (UE) et d'une UE commune. Il s'
articule autour de plusieurs enjeux
identifiés par le septième programme cadre pour la recherche européenne :

-

Les systèmes cognitifs, l'interaction et la robotique
(
http://cordis.e
uropa.eu/fp7/ict/programme/overview2_en.html
),

-

Contenus et librairies digitales
(
http://cordis.europa.eu/fp7/ict/programme/challenge4_en.html
) et

-

les systèmes d'information ubiqu
itaires (pervasifs, omniprésents) et les
infrastructures de services
(
http://cordis.europa.eu/fp7/ict/programme/challenge1_en.html
).

Les systèmes informatiques du futurs seront de

plus en plus distribués communicants et
mobiles. Ils proposeront des services individualisés à des communautés d’usagers. Dans
ce paysage, les humains et les artefacts informatiques seront en interactions dans un
environnement partagé. Ce paysage informat
ique est déjà en construction comme un tout
composé d’entités (ou objets), qui sont des humains et des artefacts, en interaction
(communicantes) et mobiles.

Deux grands défis semblent alors se dessiner. Le premier
se définit autour de la relation
entre les

humains et ces systèmes : quels usages, quels modèles de service ? quels
types de médiations ?
Le deuxième
est la conception

d’architectures pour ces artefacts
informatiques : quels modèles d’infrastructure, quels modèles d’application ?

Pou
r y répondre, nous proposons deux parcours intitulés « Systèmes informatiques
centrés sur l’humain » et l’autre « Systèmes et objets communicants mobiles ». Le
premier s’intéresse au positionnement de l’homme dans ce paysage. Il aborde donc des
problématiq
ues proches des sciences humaines et tisse le lien entre elles et
l’informatique, par le biais d’applications telles que les environnements de formations, la
réalité virtuelle ou la simulation par l’expérimentation. Le deuxième s'intéresse aux
méthodes, ou
tils et artefacts nécessaires à la construction de ces systèmes. Pour ce faire,
il aborde les technologies aujourd'hui indispensables comme les réseaux de
communications, les intergiciels et les composants logiciels.

Enfin, à la charnière entre ces deux pa
rcours, se trouve un enjeu global sur l’usage de
modèles de représentations de connaissances, du raisonnement, de l’apprentissage et
des paradigmes provenant de l’homme et transférés vers la machine. Nous proposons
donc un espace commun aux deux parcours p
ar le biais d’une UE commune intitulée
«

Connaissances, modèles et paradigmes

» abordant ces problématiques.

Ce document décrit donc l’UEC avant de proposer le détail des deux parcours «
Systèmes informatiques centrés sur l’humain » et l’autre « Systèmes
et objets
communicants mobiles ».


2.1.

UE commune CMP : Connaissance, modèles et
paradigmes


Responsable

:

Serge Garlatti


Intervenants potentiels

P. Chevaillier, P. De Loor, S. Garlatti


Description :

Cette UE, commune aux parcours « Systèmes Informatiques C
entrés sur
l’Humain (SICH)» et « Systèmes et Objets communiquant mobiles (SOCM)», apporte des
fondements nécessaires à la conception et la réalisation des systèmes d’informations du
futur ainsi qu’à l’informatique ubiquitaire en termes de connaissances, de

modèles et de
paradigmes. Cette UE commune propose différents modèles et paradigmes : la
représentation des connaissances, le raisonnement et l'apprentissage, le paradigmes des
"systèmes multi
-
agents" et les modèles UML. Pour le parcours SICH, elle s’insc
rit dans la
continuité de l’UE HUM (L’Humain

: ses codes, ses normes, ses sociétés) qui porte sur les
mécanismes d'interprétation humains qui permettent de donner du sens aux entités avec
lesquelles l'homme interagit. La modélisation des connaissances (rep
résentation formelle
de connaissances, le raisonnement et l'apprentissage), souvent fondés sur la logique,
permet aux machines d'"interpréter" les informations et ainsi de leur donner du sens. En
cela, ils assurent une médiation entre l'homme et la machine

fondée sur un sens à priori
partagé. Cette modélisation s'inspire bien évident sur les mécanismes humains
d'interprétation. Le paradigme des systèmes multi
-
agents ajoute à cette modélisation des
connaissances une dimension très importante des systèmes d’i
nformations du futur et de
l’informatique ubiquitaire : la distribution ou répartition. La modélisation UML, plus ancrée
dans le domaine du génie logiciel, est très souvent utilisée pour la conception des
systèmes d'information, mais aussi pour la modélisa
tion des connaissances.


Pre
-
requis :

Il n'y a pas de pré
-
requis précis pour une telle Unité d'Enseignement, mis à
part un cursus universitaire standard

en informatique (algorithmique, programmation,
génie
-
logiciel).

Contenu :



Représentation de connaissances et raisonnement (8h)

o

La logique classique

o

La logique modale

o

Les Ontologies

o

Les logiques de description, les graphes conceptuels et les Frames
-
Logic



Apprentissage (8h)

o

Les paradigmes de l'apprentissage

o

Apprentissage inductif de connaissances

o

Apprentissage par explication

o

Apprentissage et soft
-
computing



Systèmes multi
-
agent (3h)

o

paradigme agent

o

modèles de représentation

o

exemples



Ingénierie des modèle
s (6h)

o

la notion de modèle en science

o

modèles et méta
-
modèles

o

transformation de modèle


Acquis :

Les principes et concepts de la modélisation des connaissances. Leurs limites et
leur lien avec la notion de paradigme. Le paradigme des systèmes multi
-
agent.
Les buts
et les limites de techniques d'apprentissage artificiel interactif.

Lien avec les UE des autres des parcours Brestois

Les concepts de cette UE commune sont nécessaires pour aborder les UE plus
applicatives du parcours SICH que sont les UE CRV (Com
portements Anthropomorphes
en Réalité Virtuelle et Augmentée), UE CPU (Communauté, Pratiques et Usages) et l’UE
LVB (Laboratoire Virtuel pour la Biologie). Pour le parcours SOCM, la modélisation des
connaissances, les modèles UML et les systèmes multi
-
agen
ts (distribution, répartition)
sont également des outils conceptuels très pertinents. Ils sont complémentaires des outils
conceptuels abordés dans ce second parcours. La modélisation des connaissances peut
y être vue comme un moyen de bien comprendre les f
ondements des
interactions/médiations homme/machine, comme des modèles directement exécutables
(ne nécessitant pas de transformation
-

de modèle
-

et de génération de code. En d'autres
termes, la représentation des connaissances permet de compléter l’UE

MT

(modèles et
transformation) sur les modèles et leur exploitation, tandis que les systèmes multi
-
agents
constituent une base pour l’abord des UE

RSC (Environnements, réseaux et systèmes de
contrôle) et

ZZZ (Architectures pour systèmes informatiques autonom
e).



Modalités d’évaluation :


Bibliographie



Mitchell T. M. (1997). Machine Learning.
McGraw
-
Hill international Editions



Sutton S.R. and Barto A.G. (2000) Reinforcement Learning, an introduction.
The MIT Press.



R. H. THOMASON, "Philosophical logic and
Artificial Intelligence", Kluwer Academic
Publishers, 1989.



J.W. LLYOD, "Foundations of logic programming", Springer
-
Verlag, 1984.



Shapiro, Stuart C. (ed), "Encyclopedia of Artificial Intelligence", 2nd Edition, John Wiley &
Sons, New York, 1992.



Ronald J.

Brachman, Hector J. Levesque, and Raymond Reiter, editors, "Knowledge
Representation", MIT Press, 1992, 416 pages.



Ronald J. Brachman, "On the epistemological status of semantic networks", in N.V. Findler,
editor, Associative Networks, pp. 318
-
353.
New Yo
rk: Academic Press, 1979.

3.


Overview of contribution to the research master’s
degree in computer science proposed in Brest


The research master’s degree in computer science proposed in Brest is composed of two
tracks. In addition to the common
-
core syllabu
s (general knowledge in computer science),
a track consists of five modules (UE). Note that one of these five modules is common to
the two tracks we propose in Brest.


This master is articulated around several challenges identified by the FP7 Seventh
Frame
work Programme for European research:

-

Pervasive and trusted network and service infrastructures

(
http://cordis.europa.eu/fp7/ict/programme/challenge1_en.html
)

-

Cognitive systems, i
nteraction and robotics


(
http://cordis.europa.eu/fp7/ict/programme/challenge2_en.html
)

-

Digital libraries and content


(
http://cordis.europa.eu/fp7/ict/programme/challenge4_en.html
)



Information and Communication Technologies (ICT) of the future will be more and more
distributed, communicating and mobile.
They will propose specific services for
individual
users or user communities.

In this context, Humans and ICT artefacts will be in
interactions in a shared environment.

This ICT context is already in development as a
whole made up of entities (or objects), which are Humans and artefacts, in inte
raction
(communicating) and
in
mobil
ity
.


Then, two great challenges seem to take shape. The first one
is defined around the
relation between Humans and these systems: which uses, which models of service?
Which types of mediations?

The second one
is the design of systems for these ICT
artefacts: which models of infrastructure, which models of application?


To answer to
these questions, we propose two tracks: «

Human Centred Computer
Science » and «
Mobile and communicating objects based Systems

». The first track is
int
erested in positioning Humans in this ICT context. It approaches problems close to the
social sciences and bridges the gap between them and ICT by the means of applications
such as the environments for training, virtual reality or simulation by the experi
mentation
using the concept of virtual laboratories. The second track is interested in methods, tools
and artefacts which are needed to construct these systems. To this end, it approaches
today essential technologies like communication networks, middleware
s and the software
components.


Lastly, with the confluence between these two tracks, there is a total challenge on the use
of models for knowledge representations, the use of reasoning, the use of learning and
the use of paradigms coming from Humans and t
ransferred towards the computer. We
thus propose a common space to both tracks by the means of a common course (UE)
called
«
Knowledge, Models and Paradigms

»

approaching these problems.


This document describes this common course before proposing the de
tail of the two
tracks «

Human Centered Computer Science » and
«
Mobile and communicating objects
based Systems

».

3.1.

Common course CMP: Knowledge, models et paradigms
(To do…)

4.

Parcours «

Systèmes Informatiques Centrés sur
l'Humain (SICH)

»


4.1.

Description géné
rale du parcours



Responsable :

Pierre De Loor (ENIB)


Ce parcours ce concentre sur les aspects liés à l’implication de l’homme dans le paysage
vers lequel évolue l’informatique actuelle. Les rapports entre les hommes et les machines
évoluent de façon con
sidérable. D'une part parce que la généralisation des réseaux et les
évolutions technologiques associées font que les interactions sont de plus en plus
présentes et multiples. D'autre part parce que l'émergence des nouveaux services,
associée à la puissanc
e des machines actuelles permettent la mise en place d'un
couplage fort, de co
-
participations de plus en plus importantes et complexes. L'homme
pouvant parfois être relégué par son avatar dans une activité quelconque. Il faut donc que
la machine puisse int
erpréter les interactions que lui propose l'humain et qu'elle puisse
l'imiter ou compléter l'interaction de façon adéquate. Ce parcours dresse un bilan des
avancés en terme de recherche sur ce type de problématique. Il s’articule autour de deux
UE de fonde
ment et de 3 UE d’applications à la recherche, de ces fondements. La
première des UE de fondement est l’UE HUM (L’Humain : ses Codes, ses Normes, ses
Sociétés). Elle s’appuie sur des domaines proches des sciences humaines telles que les
sciences cognitives
, la sociologie, la sémiologie ou la linguistique et offre un regard
épistémologique sur les liens qui se tissent entre les communautés humaines et virtuelles.
Elle donne aux étudiants la culture nécessaire pour évaluer certains problèmes de
conception et
de modélisation, dont les mécanismes d'interprétation humains qui
permettent de donner du sens aux entités avec lesquelles l'homme interagit. La deuxième
UE de fondement est l’UEC commune (CMP : Connaissance, Modèles et Paradigmes) qui
aborde la problémati
que du partage du "sens" entre la machine et l'homme et des
différentes catégories de médiations qui en découlent. Comment la machine peut
"interpréter" les informations et ainsi de leur donner du sens et comment une médiation
entre l'homme et la machine p
eut être fondée sur un "sens à priori partagé". Elle couvre
des concepts fondateurs de l’intelligence artificielle, de l’apprentissage artificiel et du
paradigme multi
-
agents, clés de voûte des systèmes ubiquitaires émergents. Les trois UE
d’application à
la recherche de ces problématiques portent respectivement sur la
modélisation de l’humain au sein des environnements virtuels, UE CRV (
Comportements
Anthropomorphes en Réalité Virtuelle et Augmentée). L’usage et la conception des
technologies émergentes s
ont illustrés par la présentation de travaux sur les
environnements pour l’apprentissage humain et les environnements virtuels collaboratifs
au sein de l'UE CPU (Communauté, Pratiques et Usages). Enfin, le dernier aspect
applicatif abordé est celui de l’ex
périmentation virtuelle impliquant étroitement
modélisateur et simulation et appliqué à la biologie avec l'UE LVB (Laboratoire Virtuel
pour la Biologie).

Ci
-
dessous, un récapitulatif des UE du parcours «

Systèmes Informatiques Centré sur
l’Humain

» :



l'U
E CMP : Connaissance, Modèles et Paradigmes (UE commune décrite
précédemment)



UE HUM

: L'humain : ses Codes, ses normes et ses Sociétés



UE CRV

: Comportements Anthropomorphes en Réalité Virtuelle et Augmentée



UE CPU
: Communautés, pratiques, usages



UE LVB

: Laboratoire Virtuel pour la Biologie


Les 4 sections suivantes décrivent donc les 4 UE HCS, CRV, CPU et
LVB


4.2.

Description on «

Human Centred Computer Science

» Track


Coordinator :

Pierre De Loor (ENIB)


This track concerns human's roles and implications
in the future of the computer science.
The relationship between men and machines evolves and moves considerably. On the
one hand because of the generalization of networks and technological developments
associated with. Interactions are increasingly present

and multiple. Moreover, the
emergence of new services, associated to the growing of the power of the machines
implies the emergence of a strong coupling between human and machine. Sometime, the
man can be relegated by its avatar for an unspecified activit
y. To do that, it is necessary
that the machine interpret interactions proposed by human. It have also to imitate him or
supplement the interaction in an adequate way. This track draws up an assessment of
advanced in research on this problems. It is articu
lated around two courses of basis and 3
courses for applications of these bases. The first of the basis course is HUM ( Human : its
Codes, its Standards, its Societies). It is based on fields close to the social sciences such
as cognitive sciences, sociolo
gy, semiology or linguistics and offers an epistemological
glance on the bonds which are woven between the human and virtual communities. It
gives to the students cultural knowledges to evaluate some problems of design and
modelling, whose human mechanisms

of interpretation which make it possible to give
direction to the entities with which the man interacts. The second basis course is the
common course CMP (Knowledge, Models and Paradigms) which investigates the
problems of the sharing of the “mean” betwee
n the machine and the man and of the
various categories of mediations which result from this. How the machine can “interpret”
information and thus to give them mean and how a mediation between the man and the
machine can be founded on a mean shared “a prio
ri”. It covers concepts founders of the
artificial intelligence, artificial training and multi
-
agents paradigm, keystones of the
emergent ubiquitous systems. The three courses of application in the search of these
problems relate respectively to the modell
ing of human within the virtual environments,
course CRV (Anthropomorphic Behaviours in Increased Virtual Reality). The use and the
design of emergent technologies are illustrated by the presentation of work on the
environments for human training and vir
tual environments for collaboration within course
CPU (Community, Practicals and Uses). Lastly, the last aspect approached is that of the
virtual experimentation implying modeller and simulation narrowly and steady to biology
with course LVB (Virtual Labor
atory for Biology).


Synthesis of courses of the track «
Human Centred Computer Science


» :



CMP : Knowledge, Models and Paradigms (Common LU described previously)



HUM

:
Human : it’s Codes, it’s Standards, it’s Societies



CRV

:
Anthropomorphic Behaviors i
n Increased Virtual Reality



CPU
:
Community, Practicals and Uses



LVB

:
Virtual Laboratory for Biology


The following sections describes the 4 UE HUM, CRV, CPU et LVB



4.3.

UE HUM

: L’Humain, ses Codes, ses Normes, ses
Sociétés


Responsable

Ioannis Kanellos (
ENST Bretagne) et Stéphane Vieilledent (CERV, UBO)


Enseignants potentiels

Ioannis Kanellos (ENST Bretagne) et Stéphane Vieilledent (CERV, UBO)


Description

La conception de systèmes informatiques centrés sur l'humain nécessite de questionner
la notion de

communication, entendue ici aussi bien comme un échange entre l'homme et
l'homme (c'est à dire entre individus singuliers) que comme un échange entre les hommes
qui font société. Plus avant, la notion de communication s'étend à des échanges hybrides
entre

les hommes et les machines. L'ordinateur figure en bonne place parmi ces artéfacts
technologiques, ce qui nous amène à penser l'informatique de manière renouvelée dans
des scénarios de collaboration et/ou d'interaction où les places respectives de l'homme

et
de la machine sont rééquilibrées. Faire communiquer homme(s) et machine(s), c'est
trouver des pratiques nouvelles qui permettent de fusionner les remarquables capacités
de traitement du sens dont dispose l'homme et les très grandes capacités de traitem
ent
formel de la machine. Il s'agit non seulement de simuler la perception et l'action de l'autre
(des autres) mais aussi d'interpréter son (leur) intention(s) pour pouvoir ensuite engager
des "actions communes". Comment imaginer aujourd’hui la dynamique d
e tels rôles et de
telles fonctions en matière de communication lorsqu’il s’agit d’hommes et de machines ?
Voici la question centrale que nous chercherons à éclairer à travers cet enseignement.


Contenu

1.

Position du problème de communication entre les homme
s et les machines. Forme
et sens. Systèmes formels et sémantique.

2.

Critique du schéma classique de communication (émetteur/récepteur). Ouverture
vers des schémas où l’interprétation joue un rôle fondamental dans la
communication.

3.

Contexte, objectifs, norm
es, valeurs. Sociabilité et échange.

4.

Sensation et perception chez l'homme.

5.

Perception et réception, production et génération de formes de communication.

6.

Calcul (machine) et sens (homme)

: enjeux et problèmes. Limites. Critique rapide
de l’histoire de l’IA
et de ses promesses premières.

7.

Simulation biologique de l'action.

8.

Compréhension de l'intention de l'autre.

9.

Actions communes.

10.

Pour une approche centrée à l’homme

: coopération et interaction avec la machine.
Départage des rôles. Pratiques et scénarios de co
opération.

11.

Le rôle de connaissances. Mémoire. Données, informations, connaissances,
ontologies.

12.

Thèmes fondamentaux et paradigmes de traitement dans les échanges avec la
machine

:

a.

Traitement de l’espace

b.

Traitement du mouvement

c.

Traitement de la langue na
turelle

i.

Texte

ii.

Parole (reconnaissance et synthèse de la parole)

iii.

Dialogue entre l’homme et la machine

d.

Traitement de l’image

e.

Le cas des données multi
-
modales.

13.

Apprentissage.

14.

Le calcul et les aspects sociaux d’élaboration de connaissances. Normes, valeurs.

15.

L’
ordinateur comme instrument de modélisation. Le modèle informatique comme
une extension des moyens de compréhension/interprétation.



Modalités d’évaluation :


Exposé oral de synthèse d’articles



Bibliographie

:

-



4.4.

HUM course : Human, it’s Codes, it’s St
andards, it’s
Societies


Coordinator :

Ioannis Kanellos (ENST Bretagne) et Stéphane Vieilledent (CERV, UBO)


Course staff

:

Ioannis Kanellos (ENST Bretagne) et Stéphane Vieilledent (CERV, UBO)


Lecture :

20h


Needs :



Description :


The design of human ce
ntered information processing systems drives us to deal with the
concept of communication, considered here both as an exchange between singular
individuals and as an exchange between social individuals. Furthermore, the concept of
communication is nowadays

extended to hybrid exchanges between men and machines
where computers appear inescapable among these technological artifacts. This constrains
us to renew our conception of computing science in such a way that the respective roles
of men and machines are s
martly balanced within collaboration / interaction scenarios.
Making men and machines communicate amounts to say that we have to find new
practices which make it possible to amalgamate the remarkable meaning processing
capacities available to the men and t
he very great formal processing capacities of the
machines. It is not only a question of simulating the perception and the action of others,
but also of interpreting their intention in order to establish conditions for “shared actions”.
How is it currently

possible to imagine the communication dynamics, with such roles and
such functions, when it concerns men and machines? This is the kernel question which
we seek to clarify through this tuition.
4.5.

U.E CRV: Comportements Anthropomorphes en Réalités
Virtuelle
et Augmentée


Responsable

: Eric Maisel


Intervenants potentiels


Jacques Tisseau

Eric Maisel

Pierre (Chevaillier ou De Loor)

Frédéric Julliard


Description

la réalité virtuelle ne se contente plus de présenter des maquettes virtuelles 3d fixes ou
animées
selon des lois prédéfinies. Elle permet de simuler des activités humaines
complexes : la simulation de la conduite de véhicules, la maintenance de sytèmes
mécaniques, l'intervention d'équipes de pompiers ... Ces applications mettent en oeuvre
des humanoïde
s virtuels dotés de capacité d'autonomie : ils sont en mesure de poursuivre
un objectif qui leur est propre en s'adaptant aux modifications de leur environnement. Ce
choix de l'autonomie peut être intrinsèque aux activités à simuler ou correspondre à une
facilité de conception. Dans tous les cas une implémentation communément employée
repose sur une boucle de perception/décision/action. C'est cette boucle qui fait l'objet de
ce cours. On s'intéressera en particulier aux interactions entre ces humanoïdes et

leur
environnement (réel ou virtuel) que cela concerne la perception ou la communication (non
verbale) avec cet environnement.



Mots clés

: humanoïdes virtuels, autonomie, boucle perception/décision/action, animation


Prérecquis

: algorithmique, structur
es de données classiques, bases de l'IA, géométrie
élémentaire, systèmes multi
-
agents,


Acquis

: compréhension de la “programmation” de systèmes complexes autonomes,
animation d'humanoïdes virtuels


Contenu




Humanoïdes virtuels et autonomie (3h)



Réalité V
irtuelle et Augmentée (3h)



Modèles géométriques



Restitution visuelle



Perception des humanoïdes virtuels (5h)



Vision synthétique et par accès à des bases de données informéees



Stratégies de prise d'informations visuelles



Prise de décision (5h)



Architectu
res d'acteurs virtuels autonomes



Modèles de comportements : analyse et synthèse



Animation des humanoïdes virtuels (4h)



Synthèse de mouvements



Communication non verbale et expressions faciales



Evaluation

:



1 Présentation d'articles



1 Travail en binôme



2 Quizz



4.6.

CRV course : Anthropomorphic Behaviour in Augmented
and Virtual Reality


Coordinator
: Eric Maisel


Course staff

:


Jacques Tisseau

Eric Maisel

Pierre (Chevaillier ou De Loor)

Frédéric Julliard


Keywords

: virtual humanoids, autonomy, perception
/decision/action loop.


Currently, virtual reality is not interested solely anymore in visualization of fixed 3d models
or whose animation would be pre
-
calculated. It make it possible to simulate complex
human activities : simulation of vehicles driving, m
aintenance of mechanical systems,
intervention of teams of firemen .... These applications implement virtual humanoïds with
capacity of autonomy. They are able to pursue their own goal while adapting to the
modifications of their environment. This choice

of autonomy can be intrinsic with the
activities to simulate or corresponds to a facility of design.

In all the cases an implementation commoly employed is based on a
perception/decision/action loop. It is this loop which is the subject of this course.

One will be interested in the interactions between these humanoïds and their environment
(real or virtual) that relates to perception or to the communication with this environment.


Prerequis

: algorithmic, usual datastructures, basic of AI, elementary ge
ometry, multi
-
agent systrems


Acquis

: comprehension of the programming of autonomous complex systems,
animatiuon of virtual humanoïds


Description

:




Virtual humanoïds and autonomy



Virtual and Augmented Reality



Geometric models



Rendering



Perception of vi
rtual humanoïds



Synthetic vision and perception through informed database



Strategy of visual informatuions acquisition



Decision making



Architecture of autonomous virtual humanoïds



Behavioral models : analysis and synthesis



Animation of virtual humanoïds



Mo
tion synthesis



Non verbal communication and facial expressions



Evaluation

:




1 articles presentation



1 homework



2 quizz


4.7.

UE CPU

: Communautés, Pratiques et Usage

Responsable

Pierre
C
HEVAILLIER
,

ENIB

Intervenants potentiels

Pierre
C
HEVAILLIER
, Pierre
D
E
L
OOR
, Serge
G
ARLATTI
, Ronan
Q
UERREC

Description

L’avènement de l’Internet et de la réalité virtuelle a conduit au développement
d’environnements de travail qualifiés de virtuels

: environnements de travail collaboratifs,
usines virtuelles, classes virtuelle
s… Ces technologies rendent possibles de nouveaux
usages des systèmes d’information, dont l’une des particularités est de supporter des
pratiques de communautés d’utilisateurs.

L’objectif de ce cours est de comprendre les enjeux posés par ces nouveaux usa
ges, de
connaître l’état de l’art sur les modèles et les architectures informatiques supportant ces
environnements de travail collaboratif et d’identifier les questions ouvertes dans ce
domaine. Les thématiques abordées sont relatives au partage d’informa
tions
sémantiquement hétérogènes par un collectif d’humains, aux modèles d’architectures des
environnements sémantiques distribués et à la collaboration entre communautés
d’usagers et collectifs d’agents artificiels. Ces points sont abordés tant sur le pla
n des
systèmes d’informations que des usages, à travers l’exemple des environnements
d’apprentissage humain. Les questions scientifiques sont relatives à la résolution
collaborative de problème, à l’interaction et la collaboration entre agents humains et
a
rtificiels, à la formalisation et l’analyse d’activités humaines dans ces environnements et
aux architectures supportant des systèmes d’information sémantique.

Pré requis

Paradigme des systèmes multi
-
agents, représentation des connaissances, logiques

Acqui
s

Identification des enjeux scientifiques et sociaux de la collaboration entre humains et
agents artificiels. Connaissance des architectures des systèmes d’information supportant
le travail collaboratif. Hétérogénéité sémantique, Modèles d’utilisateur.

Mo
ts
-
clés

Réalité virtuelle distribuée, collaboration, environnement d’apprentissage humain,
ontologie, agent conversationnel, interaction comportementale, web sémantique,
composition de service

Contenu



Systèmes d’information sémantique (10 h)



Introduction

:

problématique et enjeux des nouveaux systèmes d’information sur
Internet



Les systèmes d’information adaptatifs et sémantiques



Web sémantique



Adaptation, modèles d’utilisateur et modèles de contextes



Les moteurs de composition au cœur des nouveaux systèmes

d’information



Environnements virtuels collaboratifs (10 h)



Modèles d’environnements virtuels informés et structurés


2 h



Architectures pour la simulation distribuée


2h



Agents conversationnels

: interactions dialogiques, agents émotionnels


2h


Modèles pour la collaboration humains


agents artificiels

: activités hu
maines,
collaboration multi
-
agents


4h


Modalités d’évaluation :

Synthèse d’article (100%)

4.8.

CPU

Course : Communautés, Pratiques et Usage (todo)
4.9.

UE LVB

: Laboratoire Virtuel pour la Biologie

Responsable

Vincent Rodin (PR), UBO


Intervenants potentiels

Pasc
al Ballet (MCF), Vincent Rodin (PR), Abdallah Zémirline (MCF).


Mots clés :
système multiagent, expérimentation In
-
virtuo, laboratoire virtuel,
modélisation, simulation.


Description

L'objectif de cette UE est l'étude des laboratoires virtuels pour la modé
lisation et la
simulation informatique de phénomènes biologiques. L'accent sera mis sur
l'expérimentation in
-
virtuo permettant à l'utilisateur une immersion suffisamment réaliste
pour s'approcher de la pratique réelle, c'est à dire in
-
vitro ou in
-
vivo. La
modélisation et la
simulation informatique de phénomènes biologiques peuvent être vues ici comme des
extensions des moyens de compréhension/interprétation de ces mêmes phénomènes
biologiques.

Plusieurs points seront ainsi abordés. Citons par exemple l'util
isation des systèmes multi
-
agents en biologie pour l'interaction homme
-
modèle, la modélisation et la simulation
d'expériences biologiques en partant du niveau moléculaire et en allant jusqu'au niveau
multicellulaire, ainsi que les interactions multiples in
tervenant dans les réseaux
biomoléculaires et les méthodes actuelles de calcul des modes élémentaires dans un
réseau métabolique.


Pré
-
requis

:
aucun


Contenu

:

1.

Introduction aux laboratoires virtuels (2h)

2.

Modélisation et simulation In
-
virtuo (2h)

3.

Systèmes
multiagent pour la Biologie (2h)

4.

Granularité, découpage, multiéchelle et comportements multiagent dans les
systèmes biologiques (6h)

5.

Réseaux biomoléculaires. Interactions multiples (2h)

6.

Modélisation du métabolisme cellulaire (2h)

7.

Les méthodes de calcul des

voies métaboliques de base (4h)


Modalités d’évaluation :

Un exposé d’article (en binôme)

: 30%

Un homework (en binôme)

: 40%

Deux quizz de 30mn : 30%


Bibliographie

:

1.

P.W Atkins, Eléments de chimie physique, DeBoeck Université, 1996, ISBN 2
-
7445
-
0010
-
0.

2.

B. Cabane et S. Henon, Liquides
-

Solutions, dispersions, émulsions, gels, Belin,
2003, ISBN 2
-
7011
-
3025
-
5.

3.

A. Cornish
-
Bowden, M. Jamin, V. Sacks, Cinétique Enzymatique, EDP Sciences
2005.

4.

J. Ferber, Les systèmes multi
-
agents
-

vers une intelligence collec
tive,
InterEditions, 1995, ISBN 2
-
7296
-
0572
-
X.

5.

J. Gagneur, S. Klamt, Computation of elementary modes: a unifying framework and
the new binary approach, BMC Bioinformatics 2004, 5:175

6.

H. Kitano. Foundation of systems biology.
MIT Press, 2001.

7.

M. Lagues et A
. Lesne, Invariance d'échelle
-

des changements d'états à la
turbulence, Belin, 2003, ISBN 2
-
7011
-
3175
-

8.

METATOOL,
http://www.infobiogen.fr/doc/info/disksuite_4.1/man/metatool

9.

V. R
odin. Contribution à l'utilisation de l'informatique en biologie. Habilitation à
Diriger des Recherches. Décembre 2004, Université de Rennes I.
http://www.lisyc.univ
-
brest.fr/pages_perso/r
odin/HDR

10.

C. Rosello, P. Ballet, E. Planus et P. Tracqui, Model Driven Quantification of
Individual and Collective Cell Migration. Acta Biotheoretica, 52(4), pp. 343 à 363,
October 2004.

11.

S. Schuster, D. A. Fell, T. Dandekar, A general definition of metabol
ic pathways
useful for systematic organization and analysis of complex metabolic networks, Nat
Biotechnol 2000, 18, 326
-
332.

12.

R. Thom, Prédire n'est pas expliquer, Champs Flammarion, 1993, ISBN 2
-
08
-
081288
-
2.

13.

C. Wagner, Nullspace Approach to Determine the E
lementary Modes of Chemical
Reaction Systems, J. Phys Chem B 2004, 108 : 313
-
324.

14.

A. Zemirline and V. Norris. Modeling the hypercomplexity. Integrative Post
-
Genomic
06 Meeting.
INSA Lyon (France). Novembre 2006.

15.

A. Zemirline, S. Pérès, M. Beurton
-
Aimar, J
-
P.
Mazat and P. Ballet. Computation of
bases of elementary flux modes and of a lower bound for their number.
Proceedings of the Bordeaux Spring School on Modelling and Simulation of
Biological Processes in the context of Genomics.
Avril 2006.

4.10.


LVB course:
Virtual Laboratory applied to Biology



Coordinator :

Vincent Rodin (PR), UBO


Course staff :
Pascal Ballet (MCF), Vincent Rodin (PR), Abdallah Zémirline (MCF).


Lecture :

20h


Needs :

none



The goal of this course is the study of virtual laboratories for

the modelization and the
simulation of biological phenomena. The stress will be laid upon the in
-
virtuo
experimentation allowing the user a sufficiently realistic immersion to approach real
experiment, i.e. in
-
vitro or in
-
vivo. The modelization and the si
mulation of biological
phenomena can be seen here as extensions of the means of
comprehension/interpretation of these biological phenomena.

Several points will be thus approached. Let us quote for example the use of multi
-
agents
systems applied to biology
for Human
-
Model interaction, the modelization and the
simulation of biological experiments from molecular level to multi
-
cellular level, as well as
the multiple interactions intervening in the biomolecular networks and the current methods
in computation of

elementary modes of a metabolic network.


Key words :

multi
-
agents system, In
-
virtuo experimentation, virtual laboratory,
modelization, simulation.


Contents :


1. Introduction to virtual laboratories (2h)

2. In
-
virtuo modelization and simulation (2h)

3.
Multi
-
agents systems applied to Biology (2h)

4. Granularity, decomposition, multi
-
scale and multi
-
agent behaviours in biological
systems (6h)

5. Biomolecular networks. Multiple interactions (2h)

6. Modelization of cellular metabolism (2h)

7. Computation me
thods of basic metabolic pathways (4h)


Evaluation


1. One paper presentation (involving two students)

: 30%

2. One homework (involving two students)

: 40%

3. Two quizz about 30mn

: 30%


References


1. P.W Atkins, Eléments de chimie physique, DeBoeck Unive
rsité, 1996, ISBN 2
-
7445
-
0010
-
0.

2. B. Cabane et S. Henon, Liquides
-

Solutions, dispersions, émulsions, gels, Belin, 2003,
ISBN 2
-
7011
-
3025
-
5.

3. A. Cornish
-
Bowden, M. Jamin, V. Sacks, Cinétique Enzymatique, EDP Sciences 2005.

4. J. Ferber, Les systèmes m
ulti
-
agents
-

vers une intelligence collective, InterEditions,
1995, ISBN 2
-
7296
-
0572
-
X.

5. J. Gagneur, S. Klamt, Computation of elementary modes: a unifying framework and the
new binary approach, BMC Bioinformatics 2004, 5:175

6. H. Kitano. Foundation of
systems biology.
MIT Press, 2001.

7. M. Lagues et A. Lesne, Invariance d'échelle
-

des changements d'états à la turbulence,
Belin, 2003, ISBN 2
-
7011
-
3175
-

8. METATOOL, http://www.infobiogen.fr/doc/info/disksuite_4.1/man/metatool

9. V. Rodin. Contribution à

l'utilisation de l'informatique en biologie. Habilitation à Diriger
des Recherches. Décembre 2004, Université de Rennes I.

http://www.lisyc.univ
-
brest.fr/pages_perso/rodin/HDR

10. C. Rosello, P. Ballet, E. Planus et P. Tracqui, Model Driven Quantification

of Individual
and Collective Cell Migration. Acta Biotheoretica, 52(4), pp. 343 à 363, October 2004.

11. S. Schuster, D. A. Fell, T. Dandekar, A general definition of metabolic pathways useful
for systematic organization and analysis of complex metabolic
networks, Nat Biotechnol
2000, 18, 326
-
332.

12. R. Thom, Prédire n'est pas expliquer, Champs Flammarion, 1993, ISBN 2
-
08
-
081288
-
2.

13. C. Wagner, Nullspace Approach to Determine the Elementary Modes of Chemical
Reaction Systems, J. Phys Chem B 2004, 108 :
313
-
324.

14. A. Zemirline and V. Norris. Modeling the hypercomplexity. Integrative Post
-
Genomic
06 Meeting.
INSA Lyon (France). November 2006.

15. A. Zemirline, S. Pérès, M. Beurton
-
Aimar, J
-
P.
Mazat and P. Ballet. Computation of
bases of elementary flux
modes and of a lower bound for their number. Proceedings of
the Bordeaux Spring School on Modelling and Simulation of Biological Processes in the
context of Genomics. April 2006.


5.

Parcours «

Syst
è
mes et objets communicants
mobiles

»

5.1.

Description générale

du parcours


Responsable :

Antoine Beugnard (ENST Bretagne)

Ce parcours est centré sur les moyens technologiques et scientifiques pour réaliser des
systèmes ubiquitaires. Avec la miniaturisation rapide des dispositifs électroniques, et la
multiplication d
es capacités de communications des réseaux, la société de demain sera,
selon tous les "prospectivistes", celle des objets intelligents ; des "programmes" dans tous
les objets de la vie quotidienne qui communiqueront pour nous aider... et nous surveiller...

peut
-
être. Le défit de demain sera de programmer ces objets, de les faire coopérer, en les
maitrisant. De nouvelles architectures et de nouvelles méthodes de développement sont à
inventer.


À partir de la notion de modèle, vue dans le module commun (ECU),

des applications
spécifiques des modèles aux systèmes communicants seront abordés. On approfondira la
notion de modèle au travers du standard UML qui sera analysé, critiqué et exploité dans
l'approche par transformation de modèles (MT). Un aspect importan
t des modèles est leur
capacité à vérifier et tester des propriétés. Les systèmes à objets communicants seront
difficiles à mettre au point. Le module SVT sera dédié à la problématique de la vérification
et présentera des modèles dédiés à la vérification d
e propriétés liées à la distribution, au
parallélisme et au temps réel. Les deux derniers modules de ce parcours aborderont le
contrôle de ces systèmes vu sous deux angles complémentaires qui sont le contrôle

à
distance (RSC)
-

par un humain en particulier

-

et l'autonomie ZZZ
-

une forme d'auto
-
contrôle.


Ci
-
dessous, la liste des UE :



MT : Modèles et Transformation



SVT : Spécification, Vérification et Test



RSC

: Environnements, réseaux e
t systèmes de contrôle



ZZZ : Architectures pour systèmes informatiques autonome
s


5.2.

Description on «

Mobile and communicating objects
based Systems

» Track


Coordinator:

Antoine Beugnard (ENST Bretagne)

This track is centered on technological and scientific

means used to develop pervasive
systems. Thanks to the miniaturization of electronic devices and to the development of
networks, the future of our society will be, according to "prospectivists", a society of smart
objects; programmes running is all usual
objects that would communicate to help us... and
supervise us. The challenge is to program these objects and keep control. New
architectures, new development methods are to be invented.

Based on the concept of model introduced in the common course (UEC), w
e will describe
specific models dedicated to communicating objects. The Unified Modeling Language will
be analyzed and criticized before to be used in the model driven approach (MT). An
important aspect of model is their ability to verify properties. Commu
nication objects
systems are difficult to develop due to their distribution. The SVT course will be dedicated
to the problem of verification and will introduce specific models for distributed and real
-
time systems. The two remaining courses will deal with
the control issue. The RSC course
will be interested in the remote control by human while the ZZZ course will analyze the
issue of autonomy (a kind of self
-
control).

Synthesis of Learning Units of the "Mobile and communicating objects based System"
track:



CMP : Knowledge, Models and Paradigms (Common LU described
previously)



MT : Models and Transformation (MT)



SVT : Specification, Verification and Test



RSC : Environments, networks and control systems



ZZZ : Architectures for Autonomous Systems


5.3.


UE MT : Modè
les et Transformations

Responsable :

Antoine Beugnard (ENSTB)

Intervenants potentiels :

Antoine Beugnard (ENSTB), Joël Champeau (ENSIETA)

Description :


Cette Unité d'Enseignement participe au parcours "
syst
è
mes et objets communicants
mobiles
".

La notion
de modèle est fondamentale en science et en informatiq
ue. Après l'introduction
à la notion de modèle réalisée dans le module
UEC
, ce module va approfondir
l'exploration et l'exploitation de

UML. Ce langage de modélisation est aujourd'hui
incontournable dans l'industrie, mais également dans l'approche par modèle du génie
logiciel, et de la conception de système. Les projets de recherche européens, nationaux
ou régionaux s'y intéressent.

Les p
rincipaux diagrammes d'UML seront étudiés et le méta
-
modèle d'UML présenté. Un
travail d'analyse critique sera réalisé sur le MOF. Quelques points critiques (point de
variation sémantique) seront abordés : relation d'
agrégation
/composition, liai
son
dynamique. Mais UML, n'est pas une fin en soi. De
nombreux

défauts existent et de
nouveaux langages de modélisations restent à créer. Nous étudierons donc, au delà
d'UML, des langages de modélisation dédiés (aux objets mobiles communicants.)

Pour manipuler ces modèles, des langages dédiés comment à
apparaître

: les langages
de transformation de modèle. Ces langages apportent une nouveauté
fondamentale

;
contrairement aux langages de programmation (ou de modélisation) class
iques, ils
permettent de décrire, non pas le produit (le système), mais le
processus de construction

du produit. La seconde partie de ce module sera consacrée à l'étude de ces langages.

Pour
asseoir

ces notions, 2 travaux pratiques viendront compléte
r la formation.

Contenu :



UML, MOF (présentation
-

critique) : 4h



Présentation d'article (et
discussions
) : 2h



Points de variations sémantiques : 2h



EMOF, Kermeta (présentation
-

critique ) : 4h (quizz 1)



Travaux pratiques de modélisation : 2h



Tr
ansformation et langages de transformation : 2h



Travaux pratiques de transformation : 2h



Conclusion et perspectives : 2h (quizz 2)

Evaluation :



Exposé d'article à 2 : 20%



1 homework à 2 : 40%



2 quizz des 30mn seul : 40%

5.4.

MT course: Models and Transformation


Coordinator :

Antoine Beugnard (ENSTB)

Description :

This course is part of the "Mobile and communicating obejcts based Systems" track.

Models are basic tools of science and computer science. After the common course UEC,
this course will deepen the prese
ntation and use of UML. This modeling language is
largely accepted in industry, and in all software engineering technics. A lot of european,
national, or regional software computing project research use it.

The main UML diagrams and UML meta
-
model will be
studied. A critical analysis of UML
MOF will be performed. Some critical points (semantic variation points) will be studied
such as aggregation/composition relationship, dynamic binding. But UML is not the silver
bullet. Many problems remain and new modeli
ng languages are required and need to be
developed. We will study new languages, beyond UML, dedicated (to mobile
communicating languages) modeling languages.

In order to handle these models, new languages were developed: model transformation
languages. Th
ese languages bring a brand new possibility: the ability to describe the
building process of systems, not only the ability to describe the product (the system) . The
second part of this course will be dedicated to the study of these languages.

Practical ex
ercises will help to understand these fundamental concepts.

Content:



UML, MOF (presentation
-

critics) : 4h



Paper presentation (and discussion) : 2h



Semantic variation points : 2h



EMOF, Kermeta (presentation
-

critics) : 4h (quiz 1)



Exercises (Modelization
) : 2h



Transformation and transformation language : 2h



Exercises (Transformation) : 2h



Conclusion and perspectives : 2h (quiz 2)

Evaluation :



Article presentation (2 students) : 20%



1 homework (2 students) : 40%



2 x 30 minutes quiz : 40%


5.5.


UE SVT : Spécifi
cation, Vérification et Test

Responsable :

P. Dhaussy, ENSIETA

Intervenants :

Fabien Dagnat (ENST Bretagne), Philippe Dhaussy (ENSIETA), François
Monin (UBO), Valérie
-
Anne Nicolas (UBO).

Description :

Les méthodes formelles deviennent un domaine important
du génie logiciel, en particulier
dans le cadre des logiciels critiques et de la certification. Elles définissent des techniques
de spécification et d’analyse des systèmes qui se positionnent de manière
complémentaire à la simulation et au test. Cette UE e
st une introduction à ces méthodes
et à leur application pour la spécification, le développement et la preuve de logiciels. Il
aborde diverses méthodes, formalismes et outils permettant de construire des
spécifications formelles de programmes ou de système
s et de conduire des vérifications
de propriétés sur ces spécifications. Ces techniques impliquent une modélisation
mathématique des systèmes à analyser, avec une sémantique formelle précise. Durant ce
cours, deux démarches essentielles sont mises en évide
nce. D’une part, la première
concerne les méthodes interactives qui mettent en œuvre des preuves par raisonnement
mécanisé. Notamment celle
-
ci est introduite par le biais d’une présentation de l’outil PVS,
qui permet de développer des logiciels prouvés, de

la spécification au code. D’autre part,
la deuxième démarche est supportée par des méthodes algorithmiques qui se basent sur
l’exploitation de modèles représentant le système (méthodes d’abstraction, de vérification
exhaustive). Le module est complété par

une introduction à la génération automatique de
séquences test.

Plan du cours (20 h) :



Introduction à la modélisation formelle : (2h)



Enjeux et problématique des méthodes formelles dans les cycles de
développement logiciel



Introduction à la modélisation f
ormelle et aux formalismes de
spécifications : syntaxe, sémantique, systèmes de transition,
confluence, systèmes de type, inférence, correction)



Un formalisme pour la spécification de la concurrence : CCS : (2h)



Une extension pour la spécification de la mo
bilité : le pi
-
calcul : (2h)



Les langages réactifs asynchrones : SDL, UPPAAL, IF (2h)



Logiques temporelles et temporisées (2h)



Techniques de vérification par exploration de l’espace d’états (model
checking), Exemple d’utilisation du vérificateur UPPAAL (2h
)



La preuve de théorème et les assistants de preuves (4h)



Test formel et la génération automatique de séquences de test (4h)

Evaluation :



Homework (seul ou à 2): coefficient 60%



Examen (2h): coefficient 40%

Bibliographie :



Méthodes formelles :
http://archive.comlab.ox.ac.uk/formal
-
methods.html



J.F. Monin, Comprendre les méthodes formelles, Masson, 1996.



Abrial J.R, The B
-
Book: Assigning Programs to Meanings, Cambridge University
press, 1996,

ISNB 0 521 49619 5



Ph. Schnochelen, B. Bérard, M. Bidoit, F. Laroussinie et A. Petit. Vérification de
logiciels : Techniques et outils du model
-
checking. Vuibert, 1999.



Clarke E., Grumberg O., Peled D., Model
-
Ckecking, The MIT Press, Cambridge,
Massachuss
etts, 1990.



E. Clarke, E. Emerson and A. Sistla. Automatic Verification of Finite State
Concurrent Systems Using Temporal Logic Specifications.
ACM Transactions on
Programming Languages and Systems, vol 8(2): 244
-
263, 1986.



[AD94]
?

Alur R, Dill D, A Theory of Timed Automata, Theoretical computer
Science, 126(2):183
-
235, 25 April 1994.



M. Bozga, S. Graf, and L. Mounier. IF
-
2.0: A validation environment for component
-
base
d real
-
time systems. In Proceedings of Conference on Computer Aided
Verification, CAV’02, Copenhagen, LNCS.
Springer Verlag, June 2002.



J
-
P Katoen, Principles of Model
-
Checking, Univ.
Of Twente, Lectures notes «
System Validation », 2001.



Robin Milner, Com
municating and mobile systems : the pi
-
calculus.
Cambridge
University Press, New York, NY, USA, 1999.



J.F. Groote, F. Monin, J. Springintveld, "A computer checked algebraic verification
of a distributed summation algorithm".
Journal of Formal Aspects of Co
mputing 17:
19
-
37, Springer
-
Verlag, 2005.



PVS :
http://pvs.csl.sri.com/



René Lalement, Logique Réduction Résolution, ed. Masson, 1990.



Benjamin C. Pierce, Foundational Calculi for Programming Languages, The
Computer
Science and Engineering Handbook, CRC Press, ed.
Allen B.Tucker,
1997.



B. Beizer, "Software Testing Techniques", 2nd Edition, Van Nostrand Reinhold,
1990.



S. Xanthakis, M. Maurice, A. de Amescua, O. Houri et L. Griffet, "Test & Contrôle
des Logiciels : Mét
hodes, Techniques & Outils", EC2, 1994.



M.
-
C. Gaudel, B. Marre, F. Schlienger et G. Bernot, "Précis de génie logiciel",
Masson, 1996.



S. Xanthakis, P. Régnier et C. Karapoulios, "Le test des logiciels", Hermès, 2000.

5.6.


SVT course: Specification, Verificatio
n et Test

Coordinator:

Philippe Dhaussy, ENSIETA

Course staff:

Fabien Dagnat (ENST Bretagne), Philippe Dhaussy (ENSIETA), François
Monin (UBO), Valérie
-
Anne Nicolas (UBO).

Description:

The formal methods become an important field of software engineering, i
n particular within
the critical software and certification domain. They define techniques of specification and
analysis of the systems which position in a way complementary to simulation and the test.
This module is an introduction to these methods and th
eir application for the specification,
the development and the proof of software. It approaches various methods, formalisms
and tools making it possible to build formal specifications of programs or systems and to
lead checks of properties on these specifi
cations. These techniques imply a mathematical
modeling of the systems to be analyzed, with a precise formal semantics. During this
course, two essential steps are highlighted. On the one hand, the first relates to the
interactive methods which implement p
roofs by mechanized reasoning. In particular this
one is introduced by the means of a presentation of the PVS tool which makes it possible
to develop proven software, from specification to the code. In addition, the second step is
supported by algorithmic
methods which are based on the exploitation of models
(methods of abstraction and exhaustive checking). The module is complemented by an
introduction to the automatic generation of sequences test.

Content (20 h):



Introduction to formal modeling: (2h)



Stake
s and problems of the formal methods in the cycles of software
development



Introduction to formal modeling and the formalisms of specifications: syntax,
semantics, systems of transition, confluence, typing systems, inference,
correction)



A formalism for th
e specification of concurrence: CCS: (2h)



An extension for the specification of mobility: pi
-
calcul: (2h)



Asynchronous reactive languages: SDL, UPPAAL, IF (2h)



Temporal and timed logics (2h)



Techniques of checking by exploration of the states space (model
checking),
example of model
-
checker UPPAAL (2h)



Theorem proving and proof assistants (4h)



Formal test and automatic generation of test sequences (4h)

Evaluation:



Homework (single or in binomial): coefficient 60%: on a subject chosen in a
list of proposed s
ubjects



Examination (2h): coefficient 40% (including exercises on each treated topic)

References:



Formal m
e
thods:
http://archive.comlab.ox.ac.uk/formal
-
methods.html



J.F. Monin, Comprendre
les méthodes formelles, Masson, 1996.



Abrial J.R, The B
-
Book: Assigning Programs to Meanings, Cambridge
University press, 1996, ISNB 0 521 49619 5



Ph. Schnochelen, B. Bérard, M. Bidoit, F. Laroussinie et A. Petit. Vérification
de logiciels : Techniques et
outils du model
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Clarke E., Grumberg O., Peled D., Model
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Ckecking, The MIT Press,
Cambridge, Massachussetts, 1990.



E. Clarke, E. Emerson and A. Sistla. Automatic Verification of Finite State
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M. Bozga, S. Graf, and L. Mounier. IF
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Springer Verlag,
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P Katoen, Principles of Model
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Checking, Univ.
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Verlag, 2005.



PVS :
http://pvs.csl.sri.com/



René Lalement, Logique Réduction Résolution, ed. Masson, 1990.



Benjamin C. Pierce, Foundational Calculi for

Programming Languages, The
Computer Science and Engineering Handbook, CRC Press, ed.
Allen
B.Tucker, 1997.



B. Beizer, "Software Testing Techniques", 2nd Edition, Van Nostrand
Reinhold, 1990.



S. Xanthakis, M. Maurice, A. de Amescua, O. Houri et L. Griffet,

"Test &
Contrôle des Logiciels : Méthodes, Techniques & Outils", EC2, 1994.



M.
-
C. Gaudel, B. Marre, F. Schlienger et G. Bernot, "Précis de génie
logiciel", Masson, 1996.



S. Xanthakis, P. Régnier et C. Karapoulios, "Le test des logiciels", Hermès, 2000.


5.7.

U
E RSC : Environnements, réseaux et systèmes de
contrôle

Responsable :

L. Nana

Intervenants :

F. Guidec, L. Nana, P. Le Parc, G. Simon

Objectif :

L'objectif de cette UE est double. Il s’agit d'une part, de donner un état de l'art sur la
robotique et la télé
productique et leurs environnements de programmation et de contrôle,
et d'aborder quelques solutions permettant d'accroître la sûreté de ces environnements de
programmation et de contrôle. Il s'agit d'autre part d'effectuer un état de l’art de la
communica
tion dans les réseaux mobiles ad hoc, cette dernière étant un maillon essentiel
dans la chaîne de contrôle distant de robots et de systèmes de production.

Mots clés :

architectures robotique et téléproductique, réseaux mobiles ad hoc, sûreté de
fonctionnem
ent robotique et téléproductique.

Pré
-
requis :

Bases en réseaux (Ethernet, TCP/IP, etc.). La connaissance des réseaux de
Petri est souhaitable.

Organisation des enseignements :

Le cours est formé de trois parties. La première partie est axée sur les modèle
s et
architectures générales, les environnements matériels et les langages robotiques et
productiques. La deuxième partie fait un état de l'art des environnements de
programmation et de contrôle et décrit quelques solutions pour améliorer leur sûreté. La
t
roisième partie dresse un état de l'art de la communication dans les réseaux mobiles ad
hoc.

Plan du cours :



Architectures robotiques



Langages et programmation robotique et téléproductique.



Sûreté dans la programmation robotique et téléproductique.



Aperçu
des technologies permettant la communication sans fil ad hoc
(Bluetooth, Zigbee, Wi
-
Fi...)



Réseaux ad hoc mobiles (OLSR, AODV...) et tolérance aux déconnexions
et/ou délais (Delay/Disruption Tolerant Networking).



Applications de la communication mobile ad
hoc (communication d'urgence,
communication entre véhicules, communication entre capteurs, etc.)

Evaluation :



Etude d'un article et présentation courte (50%).



Synthèse écrite des cours (50%).

Bibliographie :

[1] Vareille J, Le Parc P et Marcé L.

"Web remot
e control of mechanical systems: delay
problems and experimental measurements of Round Trip Time”, chapter of the book
“Applications of time delay systems”, John Chiasson & Jean Jacques Loiseau Eds.

Series
LNCIS, ISBN 978
-
3
-
540
-
49555
-
0, 2007, Springer Verl
ag. Berlin Heidelberg New York.
Mars 2007.

[2] Nana L. Investigating safety mechanisms for robotics applications. The IPSI BgD

Transactions on Internet Research. Vol. 3, N°1, March 2007, pp. 45
-
50.

[3] Le Parc P, Vareille J et Marcé L.

E
-
productique ou co
ntrôle et supervision distante de
systèmes mécaniques sur l'internet.

JESA (Journal européen des systèmes automatisés)
numéro 5 2004. n° Volume 38, pp. 525
-

558.
Mai 2004.

[4] Basile, C., Killijian, M., and Powell, D. A Survey of Dependability Issues in M
obile
Wireless Networks. LAAS CNRS Toulouse, France, 2003

[5] Zhensheng Zhang. Routing in Intermittently Connected Mobile Ad Hoc Networks and
Delay Tolerant Networks: Overview and Challenges.
IEEE Communications Surveys and
Tutorials, 8(1):24
-
37, Janvier 2
006.

--------

5.8.

RSC course: Environments, networks and control
systems


Coordinator:
L. Nana


Potential lecturers:

F. Guidec, L. Nana, P. Le Parc, G. Simon

Goals:

The goal of this lecture is twofold. On the one hand its consists in giving a state of the art
of robotic systems and of the remote control of manufacturing systems through the Web,
as well as that of their programming and control systems, and to present some of the
solutions used to increase the dependability of such systems. On the other hand, the

goal
is to give a state of the art of communications in mobile ad hoc networks, given the
importance of such mechanisms in the remote control of robotic and manufacturing
systems.

Keywords:

robotic and remote manufacturing architectures, ad hoc mobile net
works,
dependability of robotic and remote manufacturing systems.

Pre requisite:

Basic networks concepts (Ethernet, TCP/IP, etc.), Petri nets.

Organization:

The lecture has three parts. The first part is related to models, architectures, languages
and envi
ronments dedicated to robotic and manufacturing systems. The second part gives
a state of the art of programming and control systems and present some of the solutions
used to increase their dependability. The third part provides a state of the art of
commu
nications in mobile ad hoc networks.

Outline:



Robotic software architectures.



Languages and programming of robotic and remote manufacturing systems.



Dependability in the programming of robotic and remote manufacturing
systems.



Overview of technologies allo
wing ad hoc communications (Bluetooth,
Zigbee, Wi
-
Fi).



Ad hoc mobile networks (OLSR, AODV …) and Delay/Disruption Tolerant
Networking).



Applications of ad hoc mobile communications (emergency communications,
communications between vehicles, communications
between sensors, etc.).

Bibliography:

[1] Vareille J, Le Parc P et Marcé L.

"Web remote control of mechanical systems: delay
problems and experimental measurements of Round Trip Time”, chapter of the book
“Applications of time delay systems”, John Chiasson

& Jean Jacques Loiseau Eds.

Series
LNCIS, ISBN 978
-
3
-
540
-
49555
-
0, 2007, Springer Verlag. Berlin Heidelberg New York.
Mars 2007.

[2] Nana L. Investigating safety mechanisms for robotics applications. The IPSI BgD

Transactions on Internet Research. Vol. 3,

N°1, March 2007, pp. 45
-
50.

[3] Le Parc P, Vareille J et Marcé L.

E
-
productique ou contrôle et supervision distante de
systèmes mécaniques sur l'internet.

JESA (Journal européen des systèmes automatisés)
numéro 5 2004. n° Volume 38, pp. 525
-

558.
Mai 200
4.

[4] Basile, C., Killijian, M., and Powell, D. A Survey of Dependability Issues in Mobile
Wireless Networks. LAAS CNRS Toulouse, France, 2003

[5] Zhensheng Zhang. Routing in Intermittently Connected Mobile Ad Hoc Networks and
Delay Tolerant Networks: Ove
rview and Challenges.
IEEE Communications Surveys and
Tutorials, 8(1):24
-
37, Janvier 2006.


5.9.


UE ZZZ : Architectures pour Systèmes Informatiques
Autonomes


Acronyme officiel :

ZZZ comme dans les Z'Architectures de Zystèmes Z'autonomes

Responsable :

Gwendal
Simon (ENSTB)
http://enstb.org/~gsimon

Intervenants potentiels :

Antoine Beugnard (ENSTB), Fabien Dagnat (ENSTB), Yves
Maheo (UBS), Gwendal Simon (ENSTB)

Description :

Cette Unité d'Enseignement participe au parcour
s "
syst
è
mes et objets
communicants mobiles
".

L'
autonomie

d'un système signifie que les éléments qui constituent le système sont
capables de garantir, par eux
-
même
s
, des propriétés globales telles que la
sûreté

de
fonctionnement (pallier les défailla
nces de certains éléments) ou l'extensibilité (autoriser
l'ajout ou la suppression de certains fonctionnalités). Nulle intervention extérieure au
système est requise pour que ces propriétés soient garanties, quelle que soit la
configuration.

Naturellement,

les systèmes centralisés, dans lesquels un seul élément joue un rôle
prépondérant, n'offre guère d'autonomie, ou alors ces systèmes sont munis d'un
mécanisme qui permet à un autre élément de jouer ce rôle, typiquement en cas de
défaillance. C'est pourquoi

les systèmes modernes ont tendance à répartir les fonctions
primordiales dans plusieurs éléments. Il est rare que ces architectures parviennent au
niveau de performance des systèmes centralisés classiques, mais il garantissent
l'autonomie du système, ce q
ui, eu égard à leur utilisation, pouvait
apparaître

comme une
gageure encore récemment.

Au cours de cette unité, nous tâcherons de réaliser un tour d'horizon des connaissances
scientifiques actuelles relatives aux systèmes autonomes. Ainsi, nous
présenterons le
modèle de composants et nous réaliserons une introduction au concept de services. Nous
survolerons quelques études sur l'auto
-
stabilistion d'algorithmes, puis nous nous
pencherons sur des modèles de systèmes à très large échelle. Pour donne
r un peu de
consistance à cette unité d'enseignement, nous nous intéresserons à deux exemples de
systèmes autonomes: OSGi

et les réseaux peer
-
to
-
peer.

Contenu :



Architectures, composants et services (3 heures)



Mediums (1 heure)



Déploiement (1 heure)



OSGI
mise en pratique (2 heures)



Systèmes distribués et algorithmes auto
-
stabilisants (3 heures)



Réseau peer
-
to
-
peer (3 heures)



Modèles de réseau à large
-
échelle et graphes petit
s
-
mondes (3 heures)



Discussions (4 heures)

Controle continu :

Le contrôle continu s
e déroulera de la manière suivante. Dès le début de cette Unité
d'Enseignement, chaque
élève

sera invité à choisir un article parmi une liste de
publications scientifiques sur un thème identifié, deux élèves ne pouvant pas choisir un
même article. Le
s élèves réaliseront ensuite une présentation de leur article lors d'une
journée de présentation, suivi d'une discussion générale. Ensuite, les élèves auront à
réaliser une synthèse du thème sur lequel cette journée de présentation aura été
consacr
ée
.



présentation d'articles : 70%



synthèse bibliographique : 30%


5.10.


ZZZ course: Autonomous Systems Architectures


Acronym:

ZZZ as in Z'autonomous Zystems Z'architectures

Coordinator:

Gwendal Simon (ENSTB)
http://enstb
.org/~gsimon

Expected Lecturers:

Antoine Beugnard (ENSTB), Fabien Dagnat (ENSTB), Yves Maheo
(UBS), Gwendal Simon (ENSTB)

Description:

This Course Unit is with the so
-
called parcours "
systemes et objets
communicants mobiles
".

A system is said
autonomous

w
hen the involved entities are able to ensure, by their own,
some global properties such as reliability (self
-
repairing property in case of faulty
elements) or scalability (allow an increasing number of elements to join the system). No
external action is re
quired to guarantee these properties, whatever the configuration.

Centralized systems, where one element plays a dominant role, can hardly be referred to
as autonomous systems, except systems having a mechanism for substituting the faulty
central server. H
ence, new systems tends to distribute the most important functions
among several entities. Unfortunately, these distributed architecture do usually admit
poorer performance than centralized ones, yet they are autonomous system, so these
architectures often

appear as an appealing solution to this recent major issue.

During this Course Unit, we attempt to overview the current scientific knowledge related to
autonomous systems. Thus we introduce the component model and the concept of
services. Then, some studi
es about self
-
stabilizing algorithms are briefly described before
to deal with large
-
scale systems. In a more pragmatic way, we also focus on two
examples of autonomous systems : OSGi

and peer
-
to
-
peer networks.

Content :



Architectures components and servi
ces (3 hours)



Mediums (1 hour)



Deployment (1 hour)



OSGI experiment (2 hours)



Distributed systems and self
-
stabilizing algorithms (3 hours)



Peer
-
to
-
peer network (3 hours)



Large
-
scale network models and small
-
world graphs (3 hours)



Discussions (4 hours)

Cont
inuous Control :

The continuous control is implemented as follows. Each student is initially invited to
choose one article among a set of pre
-
determined articles over a precise topic. Two
students are not authorized to choose the same article. Students the
n give a presentation
talk of this paper during a one
-
day seminar including a general open discussion. Finally,
students should write a state of the art summary over the chosen theme.



presentation talk of scientific papers : 70%



state of the art paper : 30%