Edistyneen oppijan suomen konstruktiopiirteitä korpusvetoisesti: avainrakenneanalyysi

Ensikielen jälkeen opittavan kielen tutkimusta ja suomi toisena kielenä alaa sen osana ovat koko niiden olemassaolon ajan hallinneet samat peruskysymykset: millaista oppiminen on eri vaiheissa ja eri ympäristöissä, sekä mikä oppimisessa on yleistä ja toisaalta mikä riippuu opittavasta kielestä ja oppijoiden kielitaustasta. Sähköisten oppijankielen tutkimusaineistojen eli korpusten lisääntymisen myötä tutkijat voivat aiempaa helpommin tutkia näitä ilmiöitä määrällisesti ja tarkastella oppijankielen sisäistä vaihtelua ja sen suhdetta tyypilliseen ensikieliseen kielenkäyttöön kielen eri osa-alueilla käyttöpohjaisesti eli todelliseen kielenkäyttöön pohjautuen. Tekninen kehitys on tuonut mukanaan aineisto- eli korpusvetoisuuden kaltaisia uusia tapoja lähestyä tutkimusaineistoa, jolloin tyypillisiä tutkimuskysymyksiä ”Miksi?” ja ”Miten?” edeltää kysymys: ”Mikä?”. Tässä väitöskirjassa tarkastellaan edistyneiden suomenoppijoiden kirjoitettua akateemista kieltä ja suhteutetaan suomen oppimiselle ominaisia seikkoja käyttöpohjaisen mallin perusolettamuksiin. Aineisto on suomea toisena kielenä käyttävien opiskelijoiden tenttivastauksia, ja se on osa Edistyneiden suomenoppijoiden korpusta. Tutkimus on osin metodologinen, sillä väitöskirjassa esitellään ja siinä sovelletaan uutta korpusvetoista avainrakenneanalyysi-menetelmää, jonka avulla aineistoa lähestytään ilman hypoteeseja siitä, mitkä kielen ilmiöt ovat ominaisia edistyneelle oppijansuomelle. Tutkimus kuuluu kieliopin tutkimuksen piiriin, ja se nojaa kognitiivisen konstruktiokieliopin ajatukseen abstraktiudeltaan vaihtelevista konstruktioista kielijärjestelmän perusyksiköinä. Tulokset puoltavat menetelmän sovellettavuutta kielen oppimisen tutkimukseen, sillä sen avulla kyettiin tunnistamaan konstruktioita, jotka erottavat edistyneitä oppijoita ensikielisistä kirjoittajista (esim. modaaliset verbiketjut), eri ensikieliä puhuvia suomenoppijoita (esim. konjunktiot) sekä konstruktioita, joiden käyttö muuttuu ajan kuluessa (esim. preteriti ja preesens). Monet havaitut erot ovat akateemisen kirjoittamisen erityispiirteitä, mikä tukee ajatusta kielen käyttö- ja kontekstikohtaisesta oppimisesta. Tuloksia voidaan yhtäältä soveltaa akateemisen kielitaidon opetuksessa. Toisaalta menetelmää voidaan käyttää kielenoppimisen tutkimuksen ohella uusien näkökulmien kartoittamiseksi erilaisten tai eri-ikäisten tekstien tyypillisten ominaisuuksien ja erojen tutkimuksessa.

Orgodynamik als Konzept und Methode einer transpersonal orientierten Forschungs- und Lehrpraxis pädagogisch-psychologischer Bewusstseinsschulung in der Erwachsenenbildung

In der vorliegenden Dissertation geht es um die Dokumentation, theoretische Begründung und Auswertung des in 25 Jahren Praxis entwickelten Curriculums der Bewusstseinsschulung und -weitung der Orgodynamik. Dabei geht es insbesondere um den Vergleich und die forschungsorientierte Verknüpfung verschiedener Traditionen der Bewusstseinsbildung, der ihnen zugrunde liegenden Konzepte und anthropologischen Dimensionen im Schnittfeld pädagogischer, psychologischer und spiritueller Perspektiven. In Anlehnung an das von Fuhr/Dauber (2002) entwickelte Modell, der Praxisentwicklungsforschung, welche die Verflechtung von Theorie und Praxis ansteuert, wird der orgodynamische Ansatz wissenschaftlich dokumentiert und theoretisch begründet. Über eine induktive Vorgehensweise werden die historischen Wurzeln konzeptionell dargelegt, die verborgenen Paradigmen herausgearbeitet, sowie das Curriculum erläutert und ausgewertet. In einem ersten theorieorientierten Kapitel wird das orgodynamische Methodenspektrum in seinem Grundmodell und den vier zentralen Dimensionen (mentale, körperliche, emotionale, energetische Dimension) aufgezeigt und mit theoretischen Hintergrundkonzepten verglichen und verknüpft. Die vier sich überlappenden Methodengruppen der mental, körperlich, emotional und energetisch orientierten Bewusstseinsarbeit werden differenziert dargestellt und in ihrer Beziehung zueinander diskutiert. Anhand eines Modells (Methodenrad) wird die multi-dimensionale Perspektive des Methodenspektrums, in einer nichthierarchischen Zuordnung sichtbar. Im zweiten theorieorientierten Hauptteil werden zunächst die zentralen vier Paradigmen der Orgodynamik (Präsenz, Multidimensionalität, Flow/Fließendes Gewahrsein, Bezogenheit) vorgestellt, theoretisch und praxisbezogen entfaltet und in einer Paradigmen-Landkarte zueinander in Beziehung gesetzt. Dabei werden die kategorialen Ausführungen durchgehend an Praxisbeispielen veranschaulicht und im Blick auf drei vorgestellte Zugänge zur Bewusstseinsweitung (Immersion, Integration und Dekonstruktion) exemplarisch didaktisch kommentiert. Im dritten Hauptteil wird das Curriculum im Zusammenhang mit einer Auswertungsmatrix erläutert. Diese dient als Überprüfungsinstrument. Mit ihrer Hilfe werden die verschiedenen methodischen Zugangsweisen und Arbeitsformen dieses Ansatzes, exemplarisch anhand von 2 Ausbildungswochen, im Blick der Multidimensionalität dokumentiert. Damit wird diese multidimensional angelegte Praxis exemplarisch bis in methodische Details nachvollziehbar und in dialogisch-selbstreflexiver Form überprüfbar. Exemplarisch werden in einem Exkurs erste Itemvorschläge gemacht, welche die wissenschaftliche Anschlussfähigkeit an neuere Forschung im transpersonalen Bereich aufzeigen. Das innere Anliegen der vorliegenden Arbeit zeigt in der Verschränkung von Theorie und Praxis, dass die Paradigmen der Orgodynamik, Präsenz, Multidimensionalität, fließendes Gewahrsein und bewusste Bezogenheit vier pädagogisch umgesetzte Paradigmen für eine Bewusstseinserforschung in der Erwachsenenbildung sind. Stichworte: Multidimensional, Bewusstseinserforschung, Bewusstseinsweite, Präsenz, bewusste Bezogenheit, Flow/Fließendes Gewahrsein, das „Größere“, Immersion, Integration, Dekonstruktion, pädagogische Paradigmen, Erwachsenenbildung, Multidimensionales Methodenspektrum, Orgodynamik, Körpertherapie. ---------------------------

On the utility of input selection and pruning for financial distress prediction models

Analyzes the use of linear and neural network models for financial distress classification, with emphasis on the issues of input variable selection and model pruning. A data-driven method for selecting input variables (financial ratios, in this case) is proposed. A case study involving 60 British firms in the period 1997-2000 is used for illustration. It is shown that the use of the Optimal Brain Damage pruning technique can considerably improve the generalization ability of a neural model. Moreover, the set of financial ratios obtained with the proposed selection procedure is shown to be an appropriate alternative to the ratios usually employed by practitioners.

EMD performance comparison: single vs double floating points

Empirical mode decomposition (EMD) is a data-driven method used to decompose data into oscillatory components. This paper examines to what extent the defined algorithm for EMD might be susceptible to data format. Two key issues with EMD are its stability and computational speed. This paper shows that for a given signal there is no significant difference between results obtained with single (binary32) and double (binary64) floating points precision. This implies that there is no benefit in increasing floating point precision when performing EMD on devices optimised for single floating point format, such as graphical processing units (GPUs).

Groundwater favorability map using GIS multicriteria data analysis on crystalline terrain, Sao Paulo State, Brazil

This paper presents the groundwater favorability mapping on a fractured terrain in the eastern portion of Sao Paulo State, Brazil. Remote sensing, airborne geophysical data, photogeologic interpretation, geologic and geomorphologic maps and geographic information system (GIS) techniques have been used. The results of cross-tabulation between these maps and well yield data allowed groundwater prospective parameters in a fractured-bedrock aquifer. These prospective parameters are the base for the favorability analysis whose principle is based on the knowledge-driven method. The mutticriteria analysis (weighted linear combination) was carried out to give a groundwater favorabitity map, because the prospective parameters have different weights of importance and different classes of each parameter. The groundwater favorability map was tested by cross-tabulation with new well yield data and spring occurrence. The wells with the highest values of productivity, as well as all the springs occurrence are situated in the excellent and good favorabitity mapped areas. It shows good coherence between the prospective parameters and the well yield and the importance of GIS techniques for definition of target areas for detail study and wells location. (c) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

Automatic spiral analysis for objective assessment of motor symptoms in Parkinson's disease

Objective: To develop a method for objective quantification of PD motor symptoms related to Off episodes and peak dose dyskinesias, using spiral data gathered by using a touch screen telemetry device. The aim was to objectively characterize predominant motor phenotypes (bradykinesia and dyskinesia), to help in automating the process of visual interpretation of movement anomalies in spirals as rated by movement disorder specialists. Background: A retrospective analysis was conducted on recordings from 65 patients with advanced idiopathic PD from nine different clinics in Sweden, recruited from January 2006 until August 2010. In addition to the patient group, 10 healthy elderly subjects were recruited. Upper limb movement data were collected using a touch screen telemetry device from home environments of the subjects. Measurements with the device were performed four times per day during week-long test periods. On each test occasion, the subjects were asked to trace pre-drawn Archimedean spirals, using the dominant hand. The pre-drawn spiral was shown on the screen of the device. The spiral test was repeated three times per test occasion and they were instructed to complete it within 10 seconds. The device had a sampling rate of 10Hz and measured both position and time-stamps (in milliseconds) of the pen tip. Methods: Four independent raters (FB, DH, AJ and DN) used a web interface that animated the spiral drawings and allowed them to observe different kinematic features during the drawing process and to rate task performance. Initially, a number of kinematic features were assessed including ‘impairment’, ‘speed’, ‘irregularity’ and ‘hesitation’ followed by marking the predominant motor phenotype on a 3-category scale: tremor, bradykinesia and/or choreatic dyskinesia. There were only 2 test occasions for which all the four raters either classified them as tremor or could not identify the motor phenotype. Therefore, the two main motor phenotype categories were bradykinesia and dyskinesia. ‘Impairment’ was rated on a scale from 0 (no impairment) to 10 (extremely severe) whereas ‘speed’, ‘irregularity’ and ‘hesitation’ were rated on a scale from 0 (normal) to 4 (extremely severe). The proposed data-driven method consisted of the following steps. Initially, 28 spatiotemporal features were extracted from the time series signals before being presented to a Multilayer Perceptron (MLP) classifier. The features were based on different kinematic quantities of spirals including radius, angle, speed and velocity with the aim of measuring the severity of involuntary symptoms and discriminate between PD-specific (bradykinesia) and/or treatment-induced symptoms (dyskinesia). A Principal Component Analysis was applied on the features to reduce their dimensions where 4 relevant principal components (PCs) were retained and used as inputs to the MLP classifier. Finally, the MLP classifier mapped these components to the corresponding visually assessed motor phenotype scores for automating the process of scoring the bradykinesia and dyskinesia in PD patients whilst they draw spirals using the touch screen device. For motor phenotype (bradykinesia vs. dyskinesia) classification, the stratified 10-fold cross validation technique was employed. Results: There were good agreements between the four raters when rating the individual kinematic features with intra-class correlation coefficient (ICC) of 0.88 for ‘impairment’, 0.74 for ‘speed’, 0.70 for ‘irregularity’, and moderate agreements when rating ‘hesitation’ with an ICC of 0.49. When assessing the two main motor phenotype categories (bradykinesia or dyskinesia) in animated spirals the agreements between the four raters ranged from fair to moderate. There were good correlations between mean ratings of the four raters on individual kinematic features and computed scores. The MLP classifier classified the motor phenotype that is bradykinesia or dyskinesia with an accuracy of 85% in relation to visual classifications of the four movement disorder specialists. The test-retest reliability of the four PCs across the three spiral test trials was good with Cronbach’s Alpha coefficients of 0.80, 0.82, 0.54 and 0.49, respectively. These results indicate that the computed scores are stable and consistent over time. Significant differences were found between the two groups (patients and healthy elderly subjects) in all the PCs, except for the PC3. Conclusions: The proposed method automatically assessed the severity of unwanted symptoms and could reasonably well discriminate between PD-specific and/or treatment-induced motor symptoms, in relation to visual assessments of movement disorder specialists. The objective assessments could provide a time-effect summary score that could be useful for improving decision-making during symptom evaluation of individualized treatment when the goal is to maximize functional On time for patients while minimizing their Off episodes and troublesome dyskinesias.

A Methodology for Building Service-Oriented Applications in the Presence of Non-Functional Properties

This thesis presents ⇡SOD-M (Policy-based Service Oriented Development Methodology), a methodology for modeling reliable service-based applications using policies. It proposes a model driven method with: (i) a set of meta-models for representing non-functional constraints associated to service-based applications, starting from an use case model until a service composition model; (ii) a platform providing guidelines for expressing the composition and the policies; (iii) model-to-model and model-to-text transformation rules for semi-automatizing the implementation of reliable service-based applications; and (iv) an environment that implements these meta-models and rules, and enables the application of ⇡SOD-M. This thesis also presents a classification and nomenclature for non-functional requirements for developing service-oriented applications. Our approach is intended to add value to the development of service-oriented applications that have quality requirements needs. This work uses concepts from the service-oriented development, non-functional requirements design and model-driven delevopment areas to propose a solution that minimizes the problem of reliable service modeling. Some examples are developed as proof of concepts

SIRCo: uma arquitetura para Sensoriamento Inteligente de Rádios Cognitivos

The increased demand for using the Industrial, Scientific and Medical (ISM) unlicensed frequency spectrum has caused interference problems and lack of resource availability for wireless networks. Cognitive radio (CR) have emerged as an alternative to reduce interference and intelligently use the spectrum. Several protocols were proposed aiming to mitigate these problems, but most have not been implemented in real devices. This work presents an architecture for Intelligent Sensing for Cognitive Radios (ISCRa), and a spectrum decision model (SDM) based on Artificial Neural Networks (ANN), which uses as input a database with local spectrum behavior and a database with primary users information. For comparison, a spectrum decision model based on AHP, which employs advanced techniques in its spectrum decision method was implemented. Another spectrum decision model that considers only a physical parameter for channel classification was also implemented. Spectrum decision models evaluated, as well as ISCRa's architecture were developed in GNU-Radio framework and implemented on real nodes. Evaluation of SDMs considered metrics of: delivery rate, latency (Round Trip Time - RTT) and handoff. Experiments on real nodes showed that ISCRa architecture with ANN based SDM increased packet delivery rate and presented fewer frequency variation (handoff) while maintaining latency. Considering higher bandwidth as application's Quality of Service requirement, ANN-SDM obtained the best results when compared to other SDM for cognitive radio networks (CRN).

A quick review of 2D topographic traveltimes

O método de empilhamento Superfície de Reflexão Comum (SRC) foi originalmente introduzido como um método data-driven para simular seções afastamento-nulo a partir de dados sísmicos de reflexão pré-empilhados 2-D adquiridos ao longo de uma linha de aquisição reta. Este método está baseado em uma aproximação de tempos de trânsito hiperbólica de segunda ordem parametrizada com três atributos cinemáticos do campo de onda. Em dados terrestres, os efeitos topográficos desempenham um papel importante no processamento e imageamento de dados sísmicos. Assim, esta característica tem sido considerada recentemente pelo método SRC. Neste trabalho apresentamos uma revisão das aproximações de tempos de trânsito SRC que consideram topografia suave e rugosa. Adicionalmente, nós revemos também a aproximação de tempos de trânsito Multifoco para o caso da topografia rugosa. Por meio de um exemplo sintético simples, nós fornecemos finalmente as primeiras comparações entre as diferentes expressões de tempos de trânsito.

Desenvolvimento de métodos para determinação de sulfonamidas, dipirona e citrato de sildenafil em matrizes diversas

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Live Web Usability Lab

The Live Usability Lab provides an exciting format for demonstrating the potential of usability testing to evaluate Web resources from the patron’s perspective. A panel of librarians will use this innovative, interaction-driven method to assess iCONN, to demonstrate the potential and power of user testing, and to engage the audience by illustrating the process with live data instead of canned examples.

MDD vs. traditional software development: a practitioner’s subjective perspective

Context: Today’s project managers have a myriad of methods to choose from for the development of software applications. However, they lack empirical data about the character of these methods in terms of usefulness, ease of use or compatibility, all of these being relevant variables to assess the developer’s intention to use them. Objective: To compare three methods, each following a different paradigm (Model-Driven, Model-Based and Code-Centric) with respect to their adoption potential by junior software developers engaged in the development of the business layer of a Web 2.0 application. Method: We have conducted a quasi-experiment with 26 graduate students of the University of Alicante. The application developed was a Social Network, which was organized around a fixed set of modules. Three of them, similar in complexity, were used for the experiment. Subjects were asked to use a different method for each module, and then to answer a questionnaire that gathered their perceptions during such use. Results: The results show that the Model-Driven method is regarded as the most useful, although it is also considered the least compatible with previous developers’ experiences. They also show that junior software developers feel comfortable with the use of models, and that they are likely to use them if the models are accompanied by a Model-Driven development environment. Conclusions: Despite their relatively low level of compatibility, Model-Driven development methods seem to show a great potential for adoption. That said, however, further experimentation is needed to make it possible to generalize the results to a different population, different methods, other languages and tools, different domains or different application sizes.

Sur les tests lisses d'ajustement dans le context des series chronologiques

La plupart des modèles en statistique classique repose sur une hypothèse sur la distribution des données ou sur une distribution sous-jacente aux données. La validité de cette hypothèse permet de faire de l’inférence, de construire des intervalles de confiance ou encore de tester la fiabilité du modèle. La problématique des tests d’ajustement vise à s’assurer de la conformité ou de la cohérence de l’hypothèse avec les données disponibles. Dans la présente thèse, nous proposons des tests d’ajustement à la loi normale dans le cadre des séries chronologiques univariées et vectorielles. Nous nous sommes limités à une classe de séries chronologiques linéaires, à savoir les modèles autorégressifs à moyenne mobile (ARMA ou VARMA dans le cas vectoriel). Dans un premier temps, au cas univarié, nous proposons une généralisation du travail de Ducharme et Lafaye de Micheaux (2004) dans le cas où la moyenne est inconnue et estimée. Nous avons estimé les paramètres par une méthode rarement utilisée dans la littérature et pourtant asymptotiquement efficace. En effet, nous avons rigoureusement montré que l’estimateur proposé par Brockwell et Davis (1991, section 10.8) converge presque sûrement vers la vraie valeur inconnue du paramètre. De plus, nous fournissons une preuve rigoureuse de l’inversibilité de la matrice des variances et des covariances de la statistique de test à partir de certaines propriétés d’algèbre linéaire. Le résultat s’applique aussi au cas où la moyenne est supposée connue et égale à zéro. Enfin, nous proposons une méthode de sélection de la dimension de la famille d’alternatives de type AIC, et nous étudions les propriétés asymptotiques de cette méthode. L’outil proposé ici est basé sur une famille spécifique de polynômes orthogonaux, à savoir les polynômes de Legendre. Dans un second temps, dans le cas vectoriel, nous proposons un test d’ajustement pour les modèles autorégressifs à moyenne mobile avec une paramétrisation structurée. La paramétrisation structurée permet de réduire le nombre élevé de paramètres dans ces modèles ou encore de tenir compte de certaines contraintes particulières. Ce projet inclut le cas standard d’absence de paramétrisation. Le test que nous proposons s’applique à une famille quelconque de fonctions orthogonales. Nous illustrons cela dans le cas particulier des polynômes de Legendre et d’Hermite. Dans le cas particulier des polynômes d’Hermite, nous montrons que le test obtenu est invariant aux transformations affines et qu’il est en fait une généralisation de nombreux tests existants dans la littérature. Ce projet peut être vu comme une généralisation du premier dans trois directions, notamment le passage de l’univarié au multivarié ; le choix d’une famille quelconque de fonctions orthogonales ; et enfin la possibilité de spécifier des relations ou des contraintes dans la formulation VARMA. Nous avons procédé dans chacun des projets à une étude de simulation afin d’évaluer le niveau et la puissance des tests proposés ainsi que de les comparer aux tests existants. De plus des applications aux données réelles sont fournies. Nous avons appliqué les tests à la prévision de la température moyenne annuelle du globe terrestre (univarié), ainsi qu’aux données relatives au marché du travail canadien (bivarié). Ces travaux ont été exposés à plusieurs congrès (voir par exemple Tagne, Duchesne et Lafaye de Micheaux (2013a, 2013b, 2014) pour plus de détails). Un article basé sur le premier projet est également soumis dans une revue avec comité de lecture (Voir Duchesne, Lafaye de Micheaux et Tagne (2016)).

Sur les tests lisses d'ajustement dans le context des series chronologiques

La plupart des modèles en statistique classique repose sur une hypothèse sur la distribution des données ou sur une distribution sous-jacente aux données. La validité de cette hypothèse permet de faire de l’inférence, de construire des intervalles de confiance ou encore de tester la fiabilité du modèle. La problématique des tests d’ajustement vise à s’assurer de la conformité ou de la cohérence de l’hypothèse avec les données disponibles. Dans la présente thèse, nous proposons des tests d’ajustement à la loi normale dans le cadre des séries chronologiques univariées et vectorielles. Nous nous sommes limités à une classe de séries chronologiques linéaires, à savoir les modèles autorégressifs à moyenne mobile (ARMA ou VARMA dans le cas vectoriel). Dans un premier temps, au cas univarié, nous proposons une généralisation du travail de Ducharme et Lafaye de Micheaux (2004) dans le cas où la moyenne est inconnue et estimée. Nous avons estimé les paramètres par une méthode rarement utilisée dans la littérature et pourtant asymptotiquement efficace. En effet, nous avons rigoureusement montré que l’estimateur proposé par Brockwell et Davis (1991, section 10.8) converge presque sûrement vers la vraie valeur inconnue du paramètre. De plus, nous fournissons une preuve rigoureuse de l’inversibilité de la matrice des variances et des covariances de la statistique de test à partir de certaines propriétés d’algèbre linéaire. Le résultat s’applique aussi au cas où la moyenne est supposée connue et égale à zéro. Enfin, nous proposons une méthode de sélection de la dimension de la famille d’alternatives de type AIC, et nous étudions les propriétés asymptotiques de cette méthode. L’outil proposé ici est basé sur une famille spécifique de polynômes orthogonaux, à savoir les polynômes de Legendre. Dans un second temps, dans le cas vectoriel, nous proposons un test d’ajustement pour les modèles autorégressifs à moyenne mobile avec une paramétrisation structurée. La paramétrisation structurée permet de réduire le nombre élevé de paramètres dans ces modèles ou encore de tenir compte de certaines contraintes particulières. Ce projet inclut le cas standard d’absence de paramétrisation. Le test que nous proposons s’applique à une famille quelconque de fonctions orthogonales. Nous illustrons cela dans le cas particulier des polynômes de Legendre et d’Hermite. Dans le cas particulier des polynômes d’Hermite, nous montrons que le test obtenu est invariant aux transformations affines et qu’il est en fait une généralisation de nombreux tests existants dans la littérature. Ce projet peut être vu comme une généralisation du premier dans trois directions, notamment le passage de l’univarié au multivarié ; le choix d’une famille quelconque de fonctions orthogonales ; et enfin la possibilité de spécifier des relations ou des contraintes dans la formulation VARMA. Nous avons procédé dans chacun des projets à une étude de simulation afin d’évaluer le niveau et la puissance des tests proposés ainsi que de les comparer aux tests existants. De plus des applications aux données réelles sont fournies. Nous avons appliqué les tests à la prévision de la température moyenne annuelle du globe terrestre (univarié), ainsi qu’aux données relatives au marché du travail canadien (bivarié). Ces travaux ont été exposés à plusieurs congrès (voir par exemple Tagne, Duchesne et Lafaye de Micheaux (2013a, 2013b, 2014) pour plus de détails). Un article basé sur le premier projet est également soumis dans une revue avec comité de lecture (Voir Duchesne, Lafaye de Micheaux et Tagne (2016)).

Development of real-time process control systems using formal techniques

A major application of computers has been to control physical processes in which the computer is embedded within some large physical process and is required to control concurrent physical processes. The main difficulty with these systems is their event-driven characteristics, which complicate their modelling and analysis. Although a number of researchers in the process system community have approached the problems of modelling and analysis of such systems, there is still a lack of standardised software development formalisms for the system (controller) development, particular at early stage of the system design cycle. This research forms part of a larger research programme which is concerned with the development of real-time process-control systems in which software is used to control concurrent physical processes. The general objective of the research in this thesis is to investigate the use of formal techniques in the analysis of such systems at their early stages of development, with a particular bias towards an application to high speed machinery. Specifically, the research aims to generate a standardised software development formalism for real-time process-control systems, particularly for software controller synthesis. In this research, a graphical modelling formalism called Sequential Function Chart (SFC), a variant of Grafcet, is examined. SFC, which is defined in the international standard IEC1131 as a graphical description language, has been used widely in industry and has achieved an acceptable level of maturity and acceptance. A comparative study between SFC and Petri nets is presented in this thesis. To overcome identified inaccuracies in the SFC, a formal definition of the firing rules for SFC is given. To provide a framework in which SFC models can be analysed formally, an extended time-related Petri net model for SFC is proposed and the transformation method is defined. The SFC notation lacks a systematic way of synthesising system models from the real world systems. Thus a standardised approach to the development of real-time process control systems is required such that the system (software) functional requirements can be identified, captured, analysed. A rule-based approach and a method called system behaviour driven method (SBDM) are proposed as a development formalism for real-time process-control systems.