Systemes Multi Agents Adaptatifs Avec Contraintes Temps Reel De La Specification Formelle A La Verification Et A La Generation De Code
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Systèmes multi-agents adaptatifs avec contraintes temps-réel : De la spécification formelle à la vérification et à la génération de code
La conception de systèmes réactifs répond à des impératifs de correction logique (le système fait ce qu'il doit) et de correction temporelle (le système se conforme à un ensemble de contraintes temporelles). Nous proposons dans cet article une approche globale de conception de systèmes réactifs adaptatifs, c'est à dire adaptant dynamiquement leur architecture en fonction du contexte. Pour représenter le comportement des agents composant le système, nous utilisons le formalisme des automates temporisés, ce qui permet d'évaluer à priori les propriétés du système (en termes de correction logique et temporelle), grâce à des techniques de model-checking et de simulation. Des outils de génération automatique de code, que nous avons développés, nous permettent ensuite de produire rapidement, à partir du modèle, un prototype multi-agents opérationnel qui satisfait les mêmes propriétés.
Vérification formelle des systèmes multi-agents auto-adaptatifs
Author: Zaineb Graja (docteur en informatique).)
language: fr
Publisher:
Release Date: 2015
Un des défis majeurs pour le développement des Systèmes Multi-Agents (SMA) auto-organisateurs est de garantir la convergence du système vers la fonction globale attendue par un observateur externe et de garantir que les agents sont capables de s'adapter face aux perturbations. Dans la littérature, plusieurs travaux se sont basés sur la simulation et le model-checking pour analyser les SMA auto-organisateurs. La simulation permet aux concepteurs d'expérimenter plusieurs paramètres et de créer certaines heuristiques pour faciliter la conception du système. Le model-checking fournit un support pour découvrir les blocages et les violations de propriétés. Cependant, pour faire face à la complexité de la conception des SMA auto-organisateurs, le concepteur a également besoin de techniques qui prennent en charge non seulement la vérification, mais aussi le processus de développement lui-même. En outre, ces techniques doivent permettre un développement méthodique et faciliter le raisonnement sur divers aspects du comportement du système à différents niveaux d'abstraction. Dans cette thèse, trois contributions essentielles ont été apportées dans le cadre du développement et la vérification formelle des SMA auto-organisateurs: une formalisation à l'aide du langage B-événementiel des concepts clés de ces systèmes en trois niveaux d'abstraction (micro, méso et macro), une expérimentation d'une stratégie de raffinement descendante pour le développement des SMA auto-organisateurs et la proposition d'un processus de raffinement ascendant basé sur des patrons de raffinement.
Une approche formelle pour la spécification et la vérification des systèmes temps-réel
Notre but est d'utiliser des techniques formelles pour le développement de systèmes d'automatisation (système de contrôle-commande) formant le composant logiciel d'un système temps-réel. Succinctement, utiliser une méthode formelle pour le développement d'un logiciel consiste à spécifier de façon formelle le comportement attendu du logiciel sous forme de propriétés, et à prouver que le logiciel lui-même satisfait cette spécification. Une spécification exprime les besoins de l'utilisateur et sert aussi de référence au développeur. Dans le cas des applications temps-réel, le système dont le comportement intéresse l'utilisateur est le système automatisé formé d'une partie physique qui existe et d'un système d'automatisation qu'on cherche à développer. L'utilisateur souhaite que le système automatisé agisse sur un environnement (système cible) de façon que ce dernier se comporte selon ses souhaits. Étant donné qu'un système temps-réel contient des composants physiques préexistants, il nous est apparu que son développement doit se faire de façon différente que pour les logiciels classiques. Dans ce mémoire, nous proposons d'abord une méthodologie de développement qui consiste à construire et valider une spécification formelle du système d'automatisation, compte tenu de la description du système automatisé et de la partie opérationnelle. Nous montrons que le cadre méthodologique s'adapte à différents cas de systèmes temps-réel. Nous examinions ensuite nos besoins de spécification pour les différents composants d'un système temps-réel qui nécessitent de pouvoir exprimer l'évolution prévisible en fonction d'un comportement observé jusqu'à un certain point. Ceci nous amène à compléter les opérateurs de la logique temporelle classique par de nouveaux opérateurs et à proposer un nouveau langage de spécification dénommé LTPI, conçu comme une extension de la logique temporelle, et qui permet de décrire une partie du comportement d'un système comme une conséquence d'une autre partie qui l'a précédée. Nous illustrons notre approche à travers quelques exemples de cas industriels, et nous prouvons que le processus de spécification et de vérification se simplifie en utilisant le formalisme proposé.