Marie-Agnès PERALDI-FRATI - recherche
Marie-Agnès PERALDI-FRATI 

RECHERCHE

Travaux de recherche actuels :
    Langages orientés domaines pour la modélisation de services connectés

    Depuis 2016, mes travaux portent sur l'intégration de CPS (systèmes cyber physiques) pour une conception fiable de services à base d'objets connectés et leur déploiement. Le domaine d'application concerne la prévention de risques et de suivi pour des personnes en perte d'autonomie. Cette conception doit à la fois intégrer :

    • les contraintes d'architecture (consommation, ressource, caractéristiques temporelles) des capteurs multi modaux pour la collecte de données (température, présence, poul, fréquence cardiaque,...), des gateways qui traitent et transmettent ces données, et la sécurité de l'accès à ces données (Security)
    • les contraintes utilisateurs (Habitude de vie, contexte physiologique, aspect intrusif des dispositifs, respect de la vie privé des personnes (Privacy),)
    • la modélisation de scénarios d'activité des personnes dans le but de detection hors ligne de potentiel disfonctionnement dans les habitudes des personnes ou en temps réel de scénarios redoutés.
    L'approche est basée sur les travaux de l'équipe Kairos et sa plateforme d'Ingénierie des modèles GEMOC studio pour l'intégration syntaxique et sémantique des langages et modèles pour systèmes embarqués et leur exécution. Actuellement deux axes sont menés en parallèle :
    • le développement d'un DSL (Domain Specific Language) pour la description de l'infrastrcuture des services et des scénarios et leur validation.
    • L'intégration des aspects sécurité et privacy dans le flot de conception des services/objets connectés.
      Ces travaux sont réalisés dans le cadre de
      • l'IDEX international MIRE et l'institut DNIT (Danang Institute of Technology) (collaboration UCA-UNS-Univ Danang).
      • Le projet INS3PEcT(Projet PEPS CNRS) sur l'Ingénierie Système des Services Sécurisés pour Objets Connéctés.

      Travaux antérieurs
        Modélisation et analyse formelle de systèmes embarqués

        Cette thématique recouvre le développement d’une méthode de conception pour l’automobile centrée sur les exigences. Cette méthode [50,5] s’appuie sur des modèles issus de standards existants (UML, SysML, MARTE, AUTOSAR). L'objectif est, en partant des exigences fonctionelles et non fonctionnelles du système, d’obtenir une méthode de conception dirigée par les modèles, qui permette de formaliser les caractéristiques extra fonctionnelles (performances temporelles, contraintes OS, contraintes ressources, consommation…) de manière non ambiguë et de permettre leur traçabilité [53][52] [54]et leur analyse. Cette phase conduit à intégrer des modèles synchrones (Simulink, SCADE et synDEx ) dans la démarche de conception à des fins de validation des modèles UML. Un couplage est réalisé entre les modèles UML et des outils d’analyses tels que SynDEx et Timesquare [49,51]
        Ces travaux ont fait l’objet d’un contrat RNTL MeMVaTEx [3,7]. Ces travaux ont été étendus dans le cadre du projet projet ITEA Timmo2Use [56,57] (suite de Timmo). L'objectif est de proposer une formalisation des informations et contraintes temporelles de différents types (temps discret, continu, données probabililistes)[58,59,60] à différents niveaux du cycle de développement et de permettre en particulier au niveau implémentation (standard AUTOSAR) d'analyser et de valider ces contraintes.
        Un autre aspect de mes recherches concerne la transformation de modèles UML (enrichis) vers des modèles formels tel que :

        • des modèles temporisés tels que les réseaux de Petri temporisés pour la validation des performances [6,7]
        • vers un langage de contraintes temporelles tel que CCSL (Clock constraint Specification Language) pour la simulation temporelle des systèmes [51,62].
        • des modèles synchrones (langage Esterel) [55]
        • des automates temporisés (Timed Automata) [61]

        Ces démarches de transformation nécessitent la définition de méta-modèles. Nous avons donc proposé un méta-modèle pour les réseaux de Petri temporisés hiérarchiques. Concernant CCSL nous proposons un modèle Ecore sous EMF (Eclipse Modeling Framework) permettant une transformation des modèles de requirements EAST-ADL vers le langage pivot CCSL. Cette approche permet de s'interfacer avec l'outil Timesquare développé par le projet AOSTE.

      • Extension sémantique des modèles dynamiques d’UML

        Nous avons donc proposé une variante des diagrammes de séquences d'UML que nous appelons SIB (Synchronous Interface Behaviour). La sémantique du modèle des SIB est synchrone. Ce modèle nous permet d'exprimer aisément des contraintes temporelles telles que deadlines, watchdogs, ainsi que du parallélisme. Ce modèle est utile à la fois pour exprimer des scénarios attendus mais également des propriétés de sûreté (safety). Une sémantique formelle a été associée à ce modèle des SIB. Les SyncCharts, et Esterel sont utilisés en remplacement des Statecharts pour exprimer la dynamique des capsules—un concept introduit dans ROOM. Nous choisissons ces modèles pour leur capacité à représenter de manière non ambiguë les comportements réactifs des systèmes mais également parce qu'ils bénéficient d'un environnement complet de simulation et de preuve. C'est en particulier grâce à cet outil de preuve que nous vérifions formellement que les scénarios exprimés par les SIB sont effectivement des scénarios réalisables par le contrôleur modélisé en SyncChart et que des propriétés de sûreté sont effectivement garanties. Ceci permet d'établir une cohérence entre ces modèles qui expriment la dynamique. C’est à l’occasion de ces travaux que nous avons pu aborder des problèmes concrets liés au domaine automobile. Le cas traité était une fonction habitacle (contrôle d’un siège dans une voiture haut de gamme). Le contrôle associé était réactif, parallèle, avec plusieurs modes de fonctionnement. Ces travaux ont fait l’objet des publications [9,10,11,31]. Les relations établies avec des industriels et académiques au cours de cette période, nous ont permis de cerner l’intérêt de faire des propositions de standards pour la valorisation et la pérennité des travaux autour d’UML. Cela passe par la standardisation de profil UML auprès de l’OMG .

      • Composant et ADL Temps réel

        A partir de 2000, de nouvelles méthodes de conception telles que Real-Time UML (RT-UML) et la méthode ROOM ou UML for Real-Time (UML-RT) sont apparues pour la conception de systèmes temps réel. L’idée est alors d’adapter les méthodes classiques du génie logiciel au domaine du temps réel. Un élément important de cette évolution à été de considérer que l’objet est insuffisant pour une modélisation haut niveau des systèmes temps réel. Ainsi, a été introduite la notion de composants, avec comme idée de les caractériser par leurs interfaces et d’utiliser ces interfaces pour les faire communiquer. C’est à cette période que le projet SPORTS s’est impliqué dans la définition de langages de haut niveau pour la modélisation de systèmes répartis temps réel. Cet axe de recherche à donné lieu à la création du consortium CoVaDIs (Conception et Validation d’Architectures Distribuées temps réel) dont j’avais la responsabilité scientifique pour l’ I3S. Ce projet a été créé dans le cadre du GDR CNRS ARP (Architecture Réseaux Parallélisme). L’objectif du projet COVADIS était de rendre indépendants la modélisation des aspects fonctionnels et non fonctionnels d’un système de la modélisation de ses aspects matériels et progiciels (os, protocoles…). L’idée forte était la définition et la mise en œuvre de cette démarche au sein d’une infrastructure de prototypage, et de fournir un ensemble de modèles permettant de :

        • construire une architecture opérationnelle à partir de l’architecture fonctionnelle, des propriétés systèmes (tolérance aux fautes, sécurité ...) et des contraintes de performances ;
        • valider cette architecture opérationnelle vis-à-vis d’une architecture matérielle ciblée. Dans ce projet nous avons apporté notre expérience dans les langages synchrones pour définir la sémantique du langage de description d’architecture (ADL Ardeco) qui a constitué un des résultats du projet.
          Ces travaux sur les composants ont ensuite été étendus par la caractérisation d’objets réactifs synchrones [1,0,26].

      • Réseaux embarqués

        L’application des techniques synchrones aux réseaux embarqués a constitué un axe de recherche après mon post-doctorat. Ces travaux ont portés sur la modélisation de réseaux embarqués de type FIP (Factory Instrumentation protocols) et CAN (Controller area Network) dans un but d’évaluation de performance ainsi que leur intégration dans une méthodologie de conception synchrone d’application temps réel répartie. J’ai encadré sur ce sujet deux DEA [E2,E4] ainsi qu’un stage d’ingénieur [E3]. L’objectif est de fournir un modèle de communication pour composants synchrones communiquant au travers d’une architecture de communication temps réel. L’architecture choisit est celle d’un réseau CAN issu du domaine d’application automobile. Ce modèle de communication était conçu avec un souci de vérification des propriétés. Ce travail à conduit à un travail de thèse [E5] pour le développement d’une plateforme d'aide à la Conception d'Applications Réparties ainsi que des publications [22,33].



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