Méthodologie de développement de systèmes multi-agents adaptatifs et conception de logiciels à ...

236 Pages·2017·3.4 MB·French

by  Gauthier Picard

Méthodologie de développement de systèmes
multi-agents adaptatifs et conception de logiciels à
fonctionnalité émergente
Gauthier Picard
To cite this version:
GauthierPicard. Méthodologiededéveloppementdesystèmesmulti-agentsadaptatifsetconceptionde
logiciels à fonctionnalité émergente. Système multi-agents [cs.MA]. Université Paul Sabatier Toulouse
III, 2004. Français. ￿NNT: ￿. ￿tel-01122398￿
HAL Id: tel-01122398
https://hal.science/tel-01122398
Submitted on 3 Mar 2015
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abroad, or from public or private research centers. publics ou privés.
THE`SE
pre´sente´edevant
l’Universite´ Paul Sabatier de Toulouse III
U.F.R. MATHE´MATIQUES, INFORMATIQUE ET GESTION
pourobtenirletitrede
DOCTEUR DE L’UNIVERSITE´ PAUL SABATIER
Mention INFORMATIQUE
par
GAUTHIER PICARD
E´coledoctorale: InformatiqueetTe´le´communication
Laboratoired’accueil: InstitutdeRechercheenInformatiquedeToulouse
E´quiped’accueil: Syste`mesMulti-AgentsCoope´ratifs
MØthodologie de dØveloppement de systŁmes multi-agents
adaptatifs et conception de logiciels (cid:224) fonctionnalitØ Ømergente
soutenuele10de´cembre2004devantlacommissiond’examen:
Claudette CAYROL –professeura` l’universite´ deToulouseIII (pre´sidentedujury)
Philippe MATHIEU –professeura` l’universite´ deLilleI (rapporteur)
Michel OCCELLO –professeura` l’universite´ deGrenobleII (rapporteur)
Carole BERNON –maˆıtredeconfe´rencesa` l’universite´ deToulouseIII (examinatrice)
Marie-Pierre GLEIZES –maˆıtredeconfe´rencesa` l’universite´ deToulouseIII (directricedethe`se)
Thierry MILLAN –maˆıtredeconfe´rencesa` l’universite´ deToulouseIII (invite´)

Gauthier Picard
MÉTHODOLOGIE DE DÉVELOPPEMENT DE SYSTÈMES
MULTI-AGENTS ADAPTATIFS ET CONCEPTION DE LOGICIELS À
FONCTIONNALITÉ ÉMERGENTE
Directricedethèse:
Marie-PierreGleizes,maîtredeconférences
UniversitéPaulSabatier
Résumé
Les environnements des applications d’aujourd’hui sont de plus en plus complexes et dy-
namiques,comptetenudugrandnombreetdeladiversitédesacteursenjeu.Lesfonctions
de tels systèmes deviennent alors de plus en plus difficiles à définir, et leur spécification
est souvent incomplète, même si les composantes restent pleinement identifiables et spé-
cifiables. Si de nouvelles méthodes de conception et de modélisation ne sont pas mises au
point,lagestiondesprojetsdeviendradeplusenpluscontraignante,longueetcoûteuse.
Nous proposons d’utiliser les systèmes multi-agents adaptatifs par auto-organisation
coopérative pour palier ces problèmes de conception. La fonctionnalité de ces systèmes est
une résultante émergeant des interactions coopératives entre agents. Toutefois, le dévelop-
pementdetelssystèmesestrestéconfidentieletréduitàungroupeautourdesescréateurs
directs.Certesdenombreusesapplicationsontétéconçuesgrâceàcessystèmes,maisjamais
pardesnovices,nonexpertsdudomaine.Pourrépondreàcemanquedevisibilitéetd’ou-
verture, le projet ADELFE - pour Atelier de DEveloppement de Logiciels à Fonctionnalité
Emergente - propose de développer une méthode de développement d’applications repo-
santsurcesprincipesetdéfinieentroispoints:unprocessus,desnotationsetdesoutils.Le
processus d’ADELFE est basé sur le Rational Unified Process et y ajoute des activités spé-
cifiques à l’ingénierie orientée agent. Les notations sont une extension des notations UML
et A-UML. Des outils ont été développés ou étendus afin de prendre en charge à la fois les
notations,grâceàOpenTool,etleprocessus,grâceàunoutild’aideausuiviappeléAdelfe-
Toolkit.
Lapertinencedecetteméthodologieaétémiseàl’épreuveaucoursdedéveloppements
d’applications diverses. Nous présentons ici les résultats obtenus pour un problème de ré-
solutiondynamiqued’emploidutemps,ETTO(pourEmergentTimeTablingOrganisation),
etpourunproblèmedetransportmulti-robotderessources.
InstitutdeRechercheenInformatiquedeToulouse-UMR5505
UniversitéPaulSabatier,118routedeNarbonne.31062TOULOUSEcedex4
i

Gauthier Picard
METHODOLOGY FOR DEVELOPING ADAPTIVE MULTI-AGENT
SYSTEMS AND DESIGNING APPLICATIONS WITH EMERGENT
FUNCTIONALITY
Supervisor:
Marie-PierreGleizes,maîtredeconférences
UniversitéPaulSabatier
Abstract
Environments within which applications are embedded are growing in complexity and
dynamicity,consideringthelargenumberandthediversityofthetakeholders.Functionsof
such systems become more and more difficult to define, and their specifications are often
incomplete, even if their components are easily identifiable and specifiable. Without new
design and modeling methods, managing such project will become too constraining, long
andcostlytocopewith.
We propose to use cooperative self-organising adaptive multi-agent systems (AMAS)
to tackle these design problems. The functionality of such systems emerges from coopera-
tive interactions between agents. Nevertheless, developing using AMAS is still an ad-hoc
processandreducedtoasmallgroupofusers.Severalapplicationshavebeendesignedby
using AMAS, but it has never been executed by novices and non AMAS experts. To ans-
wertothislackofvisibilityandopeness,theADELFEproject–forAtelierdeDEveloppement
de Logiciels à Fonctionnalité Emergente or Toolkit for developing applications with emergent
functionalities – proposes to develop a methodology based on these emergence oriented
principles. This methodology is defined in three points : process, notations and tools. The
ADELFE process is based on the Rational Unified Process and extends or adds some agent
specificactivities.NotationsareextensionsofUMLandA-UML.Toolshavebeendeveloped
or extended in to support notations, with OpenTool, and following the process is eased by
usingAdelfeToolkit.
Therelevanceofthisapproachhasbeenconfrontedtothedevelopmentofexperimental
applications. Some results from a dynamic timetable solver, ETTO, and from a multi-robot
transportationtaskarepresentedandanalysed.
InstitutdeRechercheenInformatiquedeToulouse-UMR5505
UniversitéPaulSabatier,118routedeNarbonne.31062TOULOUSEcedex4
iii

Je dØdie cette thŁse
(cid:224) Francisco, mon grand-pŁre

JEtiensàremercier...
...Marie-PierreGLEIZES,maîtredeconférencesàl’UniversitéPaulSabatier,ToulouseIII,
ma directrice de thèse, pour m’avoir dirigé, guidé, soutenu et encouragé tout au long de
moncursusscientifique,delamaîtriseàlathèse.Sanstonoptimismeettondynamisme,je
neseraiscertainementpaslàoùj’ensuis.Tuassumefaireallerauxquatrecoinsdumonde
pourapprendreetdécouvrir,cequin’étaitpaschoseaisée.Biensûr,cequetum’asapporté
nes’arrêtepasauseuldomainescientifiqueoupédagogiqueetjet’enserailongtempsrede-
vable.
... Pierre GLIZE, ingénieur CNRS à l’IRIT, responsable de l’équipe SMAC, pour m’avoir
fait découvrir tous les aspects de la coopération, tant au niveau artificiel qu’humain. Nos
discussions–encoreincessantes–nefontqueconfirmermonintérêtpourlessystèmesémer-
gents en particulier et la science en général. Il y a encore du chemin a parcourir et j’espère
continuer dans cette voie pour ces échanges enrichissants et ton feedback toujours positif –
pourlepetitsystèmeapprenantquejesuis.
... Claudette CAYROL, professeur à l’Université Paul Sabatier, Toulouse III, directrice de
laformationdoctoraleRCFR,pouravoiracceptédeprésideravecouvertureetintérêtmon
jurydethèse.
...PhilippeMATHIEU,professeuràl’UniversitédeLilleI,etMichelOCCELLO,professeur
à l’Université de Grenoble II, pour avoir accepté d’évaluer ma thèse de manièrehonnête et
intègre et donc de lire consciencieusement ce mémoire. Vos nombreuses questions, pré ou
post-soutenance, ont été la preuve de l’intérêt porté à mon travail, ce en quoi je vous suis
extrêmementreconnaissant.
...CaroleBERNON,maîtredeconférencesàl’UniversitéPaulSabatier,ToulouseIII,pour
lesexcellentesrelationsdetravailquenousentretenonstouslesjoursetpourtaparticipation
àmonjurydethèse–quifutunepremièrepourtoi,jet’enremerciegrandement.
...ThierryMILLAN,maîtredeconférencesàl’UniversitéPaulSabatier,ToulouseIII,pour
tacollaborationlorsduprojetADELFEettaperpétuellebonnehumeur.
...L’équipeSMACdel’IRIT,monéquiped’accueildepuiscinqans,pourm’avoiraccepté
entantquenouvelagent–coopératif,jel’espère–etm’avoiroffertdesconditionsdetravail
exceptionnelles. Merci en particulier aux permanents, André MACHONIN, Christine RÉGIS
et Valérie CAMPS, ainsi qu’aux autres thésards, Jean-Pierre GEORGÉ, Davy CAPERA, Jean-
PierreMANO etKévinOTTENS.
... Mes amis toulousains Jean-Pierre, Davy, David F., David C., Vincent, et Emilie (non,
pasEmile!),pourm’avoirrenduletravailplusagréableencoreetm’avoirsoutenu–certes
inconsciemment–lorsdepériodesdifficilesquejepartagerarement.
... Mes amis clermontois Stéphane, Thierry, Frédéric, Didier, Sylvain, Jérôme et tous les
autres,pouravoirgardélecontactavecmoitoutescesannéesetpourêtrelasourcedemes
meilleurssouvenirsd’enfance.
vii