Movement, Interaction, Calculation as Primitives
for Everywhere & Anytime Computing
Mouvement, Interaction, Calcul partout et à tout moment avec l'Ordinateur
Résumé
This thesis presents concepts, models and tools for the design and development
of software systems for the Everywhere Anytime Computing context. In fact, the technological
context of software systems is continuously evolving and nowadays the availability of small
communicating devices offers the opportunity to make the Everywhere, Anytime Computing
(EAC) a reality that naturally integrates our societies and economies. Up until now there
has not been an EAC solution that supports the many levels of design in a single framework.
This thesis produces such a framework that deals with: (i) the constraints of the communication
medium in terms of intermittence of the communications; (ii) the management of the
on-the-fly composition and decomposition of the software systems; (iii) the autonomy of the
software entities and systems; (iv) and the management of the interoperability of the open
systems. To answer the first three points, we have introduced an algebraic model of a deployment
environment holding the interacting and autonomous agents. This model is known as
Movement, Interaction, Calculus* (MIC*). The autonomy of the software agents is guaranteed
since MIC* preserves their structural integrity. The interaction scheme within MIC* is
persistent and timely uncoupled. Consequently, the intermittent nature of the communication
media does not affect drastically the functioning of the systems. Finally, thanks to the algebraic
modeling, the composition of MIC* deployment environments is formally specified and
concretely implemented. We have addressed the interoperability from a coordination point of
view. We propose a formalism to express coordination protocols as a graphs expressing the dependencies
on resources between the roles. Using this formalism, a formal link has been made,
using a rewriting system. Furthermore, using Queue Petri Nets we have offered a practical
mean to check the consistency between a coordination protocol and the conversations among
the agents. Finally, an engineering framework is proposed for the design and implementation
of applications within the AEC context as open artificial societies of autonomous agents. In
order to experiment with the suggested approaches, an AEC simulation platform has been
developed. The user can move within a virtual world where she/he can interact dynamically
with the services that are deployed.
of software systems for the Everywhere Anytime Computing context. In fact, the technological
context of software systems is continuously evolving and nowadays the availability of small
communicating devices offers the opportunity to make the Everywhere, Anytime Computing
(EAC) a reality that naturally integrates our societies and economies. Up until now there
has not been an EAC solution that supports the many levels of design in a single framework.
This thesis produces such a framework that deals with: (i) the constraints of the communication
medium in terms of intermittence of the communications; (ii) the management of the
on-the-fly composition and decomposition of the software systems; (iii) the autonomy of the
software entities and systems; (iv) and the management of the interoperability of the open
systems. To answer the first three points, we have introduced an algebraic model of a deployment
environment holding the interacting and autonomous agents. This model is known as
Movement, Interaction, Calculus* (MIC*). The autonomy of the software agents is guaranteed
since MIC* preserves their structural integrity. The interaction scheme within MIC* is
persistent and timely uncoupled. Consequently, the intermittent nature of the communication
media does not affect drastically the functioning of the systems. Finally, thanks to the algebraic
modeling, the composition of MIC* deployment environments is formally specified and
concretely implemented. We have addressed the interoperability from a coordination point of
view. We propose a formalism to express coordination protocols as a graphs expressing the dependencies
on resources between the roles. Using this formalism, a formal link has been made,
using a rewriting system. Furthermore, using Queue Petri Nets we have offered a practical
mean to check the consistency between a coordination protocol and the conversations among
the agents. Finally, an engineering framework is proposed for the design and implementation
of applications within the AEC context as open artificial societies of autonomous agents. In
order to experiment with the suggested approaches, an AEC simulation platform has been
developed. The user can move within a virtual world where she/he can interact dynamically
with the services that are deployed.
Cette these présente des concepts, modèles et outils pour la
construction de systèmes informatiques dans le cadre des services electroniques disponibles
partout et n'importe quand (Everywhere Anytime Computing, AEC). Dans cette thèse nous
considérons qu'un cadre de conception et de développement dans le contexte de l'AEC doit
répondre aux points suivants: gestion de l'intermittance des communications, la composition
des systèmes, le respect de l'autonomie des entités, et l'interopérabilité. Pour repondre aux
trois premiers points le modèle algèbrique d'infrastructure nommé Mouvement, Interaction,
Computation (MIC*) est proposé. L'autonomie des agents est garantie grâce a l'integrité
structurelle. Le modèle d'interaction est persistant ce qui permet de s'affranchir des intermittences
du medium de communication. La composition des systemes est realisée par la
composition des environnements de deploiement. L'interopérabilité est abordée par la coordination.
Les protocoles de coordination sont représentés comme des graphes de dependance.
Nous avons presenté le lien formel ainsi que le moyen concret pour valider des séquences de
ressources par rapport à un protocole de coordination donné. Finalement, nous proposons un
cadre de conception des systèmes informatiques dans le contexte de l'AEC ou chaque système
est spécifié comme une société artificielle, peuplée d'agents autonomes, ouverte et interopérable
avec d'autres sociétés en coordonnant certaines activités. Nous avons pu implémenter et tester
nos approches grâce à une plate forme de simulation où un utilisateur peut naviguer à travers
un monde virtuel et interagir avec différents services.
construction de systèmes informatiques dans le cadre des services electroniques disponibles
partout et n'importe quand (Everywhere Anytime Computing, AEC). Dans cette thèse nous
considérons qu'un cadre de conception et de développement dans le contexte de l'AEC doit
répondre aux points suivants: gestion de l'intermittance des communications, la composition
des systèmes, le respect de l'autonomie des entités, et l'interopérabilité. Pour repondre aux
trois premiers points le modèle algèbrique d'infrastructure nommé Mouvement, Interaction,
Computation (MIC*) est proposé. L'autonomie des agents est garantie grâce a l'integrité
structurelle. Le modèle d'interaction est persistant ce qui permet de s'affranchir des intermittences
du medium de communication. La composition des systemes est realisée par la
composition des environnements de deploiement. L'interopérabilité est abordée par la coordination.
Les protocoles de coordination sont représentés comme des graphes de dependance.
Nous avons presenté le lien formel ainsi que le moyen concret pour valider des séquences de
ressources par rapport à un protocole de coordination donné. Finalement, nous proposons un
cadre de conception des systèmes informatiques dans le contexte de l'AEC ou chaque système
est spécifié comme une société artificielle, peuplée d'agents autonomes, ouverte et interopérable
avec d'autres sociétés en coordonnant certaines activités. Nous avons pu implémenter et tester
nos approches grâce à une plate forme de simulation où un utilisateur peut naviguer à travers
un monde virtuel et interagir avec différents services.
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