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THESE DE DOCTORAT DE LE MANS UNIVERSITE COMUE UNIVERSITE BRETAGNE LOIRE ECOLE D

THESE DE DOCTORAT DE LE MANS UNIVERSITE COMUE UNIVERSITE BRETAGNE LOIRE ECOLE DOCTORALE N° 603 Education, Langages, Interaction, Cognition, Clinique Spécialité : Informatique Intégration des systèmes multi-agents aux systèmes embarqués pour la délégation de tâches Thèse présentée et soutenue à Le Mans, le 12 juin 2018 Unité de recherche : CREN Le Mans - Centre de Recherche en Éducation de Nantes Thèse N° : 2018LEMA3002 Par Tifaine INGUERE Rapporteurs avant soutenance : Virginie FRESSE Maître de Conférences HDR, Université Jean Monnet, Saint Etienne Sébastien PICAULT Maître de Conférences HDR, Université de Lille Composition du Jury : Président : Dominique HOUZET Professeur, Grenoble-INP Examinateurs : Virginie FRESSE Maître de Conférences HDR, Université Jean Monnet, Saint Etienne Sébastien PICAULT Maître de Conférences HDR, Université de Lille Dir. de thèse : Pascal LEROUX Professeur, Université du Mans Invité(s) Leila MERGHEM-BOULAHIA Maître de Conférences HDR, Université de Technologie de Troyes Co-Encadrants de Thèse : Florent CARLIER Maître de Conférences, Université du Mans Valérie RENAULT Maître de Conférences, Université du Mans Z Y Z Y A ma famille, A Nicolas, A Korra et Saphyr Y 3 Z Résumé Cette thèse présente comment l’intégration de systèmes multi-agents au sein de systèmes embarqués peut per- mettre d’optimiser la gestion des tâches. Nous relevons un manque de ﬂexibilité pour les systèmes embarqués et posons l’hypothèse d’une solution multi-agents permettant la prise en compte dynamique du contexte d’évolution du système. Les systèmes embarqués, intégrés à l’environnement utilisateur, sont contraints en termes d’espace physique et donc de ressources matérielles. Ces limites impliquent un besoin d’optimisation des ressources. Nous proposons d’expérimenter des algorithmes de négociation multi-agents pour déléguer des tâches entre les diﬀérentes ressources. Pour valider nos hypothèses, nous détaillons les caractéristiques des systèmes multi-agents, leurs comportements, leurs modèles, les plateformes sur lesquelles ils évoluent, leurs standards de communication et leurs algorithmes sociaux. Nous avons constaté que la majorité des travaux du domaine agent se concentraient sur d’autres probléma- tiques. Par conséquent, nous avons proposé la formalisation de systèmes multi-agents embarqués et d’une plateforme multi-agents adaptée. Nous avons ensuite expérimenté cette plateforme au sein de systèmes embarqués avec le cas d’étude du traitement d’images, notamment avec le calcul d’une interpolation de pixels. Nous avons mené des études de performances pour estimer le coût administratif d’une solution multi-agents, puis avons considéré ces résultats au regard des gains de capacité de nos systèmes embarqués. Nos dernières expérimentations mettent à l’épreuve notre solution de délégation de tâches entre plusieurs cartes embarquées dans un contexte hétérogène. Y 4 Z Abstract This thesis shows how the integration of multi-agents systems within embedded systems can optimize tasks management. We notice a lack of ﬂexibility for embedded systems and hypothesize that a multi-agents solution will allow the dynamic consideration of the system context of evolution. Embedded systems, being integrated into the user environment, are limited in terms of physical space and thus hardware resources. These limits involve the necessity to optimize the resources. We suggest experimenting multi-agents negotiation algorithms to delegate tasks between several resources. To validate our hypotheses, we detail the characteristics of multi-agents systems, their behavior, their models, the platforms on which they evolve, their communication standards and their social algorithms. We observed that the majority of the works of the multi-agents domain concentrated on other problems. Therefore, we proposed the formalization of embedded multi-agents systems and of an adapted multi-agents platform. We then experimented this platform within embedded systems with the case study of image processing, especially the calculation of a pixels interpolation. We led performance studies to estimate the administrative cost of a multi- agents solution, then considered these results in relation to the capacity earnings of our embedded systems. Our last experiments put to the test our solution of tasks delegation between several embedded cards within a heterogeneous context. Y 5 Z Remerciements Avant toute chose, je tiens à remercier Florent Carlier et Valérie Renault, pour m’avoir proposé cette aventure. Je les remercie profondément pour leur encadrement, leur soutien et leur implication durant ces années de recherche à mes côtés. Je tiens également à remercier l’entreprise STMicroelectronics et en particulier Stéphane Henry pour avoir ap- porté soutien et ressources à cette thèse. L’expérience d’un travail en partenariat avec le monde professionnel fut particulièrement enrichissante. Je remercie également mon encadrant au sein de l’entreprise, Emmanuel Grandin, pour son enthousiasme et son expérience, toujours de bon conseil. Je remercie l’équipe de travail de la section Multimédia de l’entreprise STMicroelectronics pour m’avoir oﬀert un cadre de travail chaleureux et amical. J’ai toujours pu compter sur l’aide de chacun pour mon travail et j’ai beaucoup appris à leurs côtés. Je remercie par ailleurs l’ensemble des employés de l’entreprise que j’ai pu rencontrer à l’occasion de cette thèse pour leur intérêt et leur amitié. Je remercie le laboratoire du CREN et en particulier le site du Mans pour m’avoir permis de mener cette thèse à terme. Je remercie en particulier mon directeur de thèse Pascal Leroux pour son expérience et sa bienveillance. Je remercie les membres de mon comité de suivi de thèse pour leur encadrement régulier au cours de ces années de travail. Je remercie en particulier Nicolas Sabouret pour m’avoir guidée lors de ma première conférence. Son amitié et ses judicieux conseils m’ont permis d’apprécier pleinement cette conférence et les suivantes. Je remercie les membres de mon jury d’avoir accepté d’évaluer mon travail. Je remercie notamment Sébastien Picault et Virginie Fresse pour leur travail de rapporteurs sur ce manuscrit, ainsi que Dominique Houzet et Leila Meghem-Boulahia pour avoir accepté d’être examinateurs. Leur sagesse et leur expérience au service de l’évaluation de mes recherches m’honorent. En dernier lieu, mais non des moindres, je remercie mes proches pour leur soutien et leur amitié. Je remercie particulièrement ma famille, mes parents, mes grands-parents, mes sœurs et l’ensemble de mes belle-familles pour leur tendresse, leur énergie et leur présence. Ils ont cru en moi sûrement plus que je n’ai pu le faire moi-même et leur conﬁance a représenté une source de motivation inépuisable. Je remercie en particulier mon compagnon Nicolas Jaudronniere, son amour et ses délicieux chocolats chauds furent des soutiens particulièrement eﬃcaces. Je remercie également mes amis, toujours présents pour les hauts comme pour les bas. Je remercie les anciens comme les nouveaux, notamment mes camarades doctorants. Les après-midis de travail et surtout des pauses mar- quées par un humour décapant resterons de précieux souvenirs. Finalement, je termine cette aventure avec d’une part de précieuses rencontres et d’autres parts l’approfondisse- ment d’anciens liens, sans qui ni ce travail ni moi-même ne serions les mêmes aujourd’hui. Tout ce que je peux dire à tous aujourd’hui, c’est un simple, mais profond, merci. Y 6 Z Z Y Y 7 Z Table des matières Remerciements 6 Table des matières 10 Liste des Figures 12 Liste des Tables 13 1 Introduction 15 1.1 Motivations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 1.2 Positionnement des travaux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 1.3 Déﬁnition de la problématique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 1.4 Contexte de la recherche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 1.5 Hypothèses et contributions visées . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 1.6 Structure du mémoire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 Bibliographie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 I État de l’art 29 2 Les systèmes embarqués 31 2.1 Déﬁs de l’embarqué . . . . . . . . . . . uploads/Litterature/ 2018lema3002.pdf