Raisonnement qualitatif et conception de systèmes complexes

Qualitative reasoning and complex systems design

• Auteur / Autrice : Baptiste Gueuziec
• Direction : Frédéric Boulanger, Jean-Pierre Gallois
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 13/11/2024
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et technologies de l'information et de la communication (Orsay, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Méthodes formelles (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 2021-....)
• Partenaire(s) de recherche : Référent : CentraleSupélec (2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Informatique et sciences du numérique (2020-….)
• Jury : Président / Présidente : Laurent Fribourg
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Hans Vangheluwe, Goran Frehse, Lina Ye, Ada Diaconescu
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Hans Vangheluwe, Goran Frehse

Mots clés

Mots clés contrôlés

Modélisation prédictive

Théorie des automates mathématiques

Automates

Objets coopérants (informatique)

Modèles mathématiques

Systèmes complexes

Mots clés libres

Raisonnement qualitatif

Abstraction d'espace d'états

Modélisation de système

Système cyber-Physique

Automate hybride

Qualitative reasonning

State Space abstraction

System modeling

Cyber-Physical system

Hybrid automaton

Résumé

Les systèmes complexes sont une catégorie de systèmes cyber-physiques impliquant un nombre important de composants, de variables et de relations entre ceux-ci. L'étude et la conception de tels systèmes sont des domaines de recherche important ayant des répercussions sur beaucoup d'autres sujets et domaines. La plupart de ces systèmes étant dits hybrides et impliquant donc simultanément des comportements discrets et continus, leur étude implique une complexité inhérente à la cohabitation de variables de différentes natures. Etudier de manière générale l'ensemble des comportements et aider à la compréhension et à la conception de ces systèmes est donc une tâche ardue. Nous nous sommes intéressés à l'utilisation du raisonnement qualitatif afin de créer, simplifier, et exploiter les discrétisations de l'espaces d'état de ces systèmes. Nous avons étudié et testé la pertinence d'exploiter ces résultats pour la prévision, le pilotage et l'amélioration de simulations numériques, pour la supervision de l'exécution de systèmes réels ainsi que pour l'assistance à la conception du système et au choix de ses paramètres.

Complex systems are a category of cyber-physical systems involving a large number of components, variables and relationships between them. The study and design of such systems are important areas of research, with implications for many other subjects and fields. As most of these systems are hybrids, involving both discrete and continuous behaviors, their study implies a complexity inherent in the cohabitation of variables of different natures. It is therefore an arduous task to study all these behaviors in a general way, and to help understand and design these systems. We are interested in using qualitative reasoning to create, simplify and exploit discretization of the state space of these systems. We have studied and tested the relevance of exploiting these results for the prediction, control, verification and improvement of numerical simulations, for the supervision of the execution of real systems, and for assistance in system design and parameter selection.