Towards Evaluation of Pervasive Computing System

Abstract

Résumé : L’informatique diffuse est le passage du paradigme informatique vers l’informatique partout. L’émergence couvre principalement l’informatique mobile et distribuée, les réseaux de capteurs, l’interaction homme-machine et l’intelligence artificielle sous l’égide de l’informatique diffuse. Des efforts considérables ont été mis sur les recherches dans ce domaine, mais il n’existe pas de normes ou des méthodologies communément acceptées pour évaluer ces systèmes et de définir des nouvelles orientations de recherche dans le futur. Cette thèse s’attaque au problème d’évaluation des systèmes informatiques ubiquitaires. La question de recherche notamment le quoi et comment évaluer n’a pas encore été résolue. Dans l’objectif de trouver une réponse à cette question et d’élaborer un cadre général d’évaluation, nous avons procédé comme suit. Pour répondre à la première partie de la question, “Quoi évaluer”, nous avons tout d’abord classè les systèmes en se basant sur certains critères, et nous avons défini ensuite les principaux paramètres pour évaluer ces systèmes. Pour ce faire, nous avons étudié différents aspects de l’informatique diffuse et nous les avons classés en onze différents aspects d’évaluation. Pour chaque aspect, nous avons identifiè les principaux paramètres qui peuvent être caractérisés et mesurés. Cette taxonomie n’est pas assez exhaustive, mais elle reflète le schéma de classification le mieux adaptè pour des évaluations effectives. Cependant, pour que l’évaluation soit la plus complète possible, nous avons jugé nécessaire d’incorporer l’utilisateur dans le processus d’évaluation. À cet effet, nous avons proposè un modèle d’évaluation qui prend en compte les besoins de l’utilisateur, le contexte dans lequel la technologie sera utilisée, et l’environnement d’exploitation dans lequel le système va être déployé. Le modèle proposè constitue une première étape vers le développement des directives et standards d’évaluation qui peuvent être utilisés peuvent être utilisées pendant les évaluations formatives et sommatives. Une autre question complémentaire à l’évaluation des performances est la validation fonctionnelle d’un système en cours d’exécution, qui confirme que le système est conforme aux exigences fonctionnelles et ne contient pas de failles. Pour répondre à la deuxième partie de la question à savoir “comment évaluer”, nous avons adoptè les techniques formelles de vérification et de validation. Comme le champ d’application du projet est très large, nous sommes concentrés sur l’évaluation au premier stade de la conception afin de vérifier et de valider l’exactitude fonctionnelle de la conception de systèmes. Pour la preuve de concept, nous avons appliqué deux méthodes, dans la première méthode, nous avons étudié les approches de vérification automatique et nous avons choisi la technique la plus connue qu’est le “model checking” pour vérifier les exigences fonctionnelles d’un système de gestion des médicaments basé sur le contexte pour des personnes âgées dans une maison Intelligente. Cette approche est complémentaire aux tests et à l’évaluation et permet aux concepteurs de vérifier le comportement de leurs systèmes par rapport aux exigences fonctionnelles avant le développement du prototype de système. Certaines propriétés de base, telles que la disponibilité ou la vivacité, l’interblocage, la comparaison des spécifications et implémentations et l’analyse d’accessibilité, sont également vérifiées à ce stade. Dans la deuxième méthode, nous avons étudié les approches de vérification d’exécution et nous avons adoptè la technique de conception par le contrat pour modéliser et vérifier la sémantique et exigences de l’interopérabilité des services dans les environnements intelligents. L’avantage de cette approche réside dans la vérification automatique en temps réel de l’interopérabilité des services dans les environnements intelligents. // Abstract : Summary performance evaluations. The proposed model is a step towards forming standard evaluation guidelines that can be used during formative and summative evaluations. A complementary issue to performance evaluation is functional correctness of a running system, which confirms that the system fulfills its functional requirements and does not contain any flaws. To address the second part of the question that is “ how to evaluate ”, we have adopted the well-known formal verification and validation techniques. As the scope of the project is very big, the focus of this thesis is on early design stage evaluation to verify and validate the functional correctness of the systems design. For the proof-of-concept, we applied two methods: In the first method, we studied automatic verification approaches and used a well-known model checking approach to model and verify the functional requirements of a context aware medication management system for the elderly in a Smart House. This approach is complementary to testing and evaluation, it allows designers to verify their system behavior against its functional requirements before developing the system prototype. Some basic properties like the availability or liveliness, deadlock checking, matching of specification and implementation, and reachability analysis are verified. In the second method, we studied the runtime verification approaches and used design by contract technique to model and verify the semantic and pragmatic service interoperability requirements in smart environments. The analysis of this technique and results are presented. The benefit of the approach is automatic verification of services interoperability in smart environments on the fly.