Verification and synthesis of robot protocols

L’adaptation et l’application des méthodes formelles de vérification et de développement à des systèmes et algorithmes distribués est un domaine de recherche très actif. Un des défis principaux réside dans la variété des modèles calculatoires qui existent en algorithmique répartie : des encodages naïfs conduisent à des espaces d’états dont la taille dépasse les capacités des outils les plus puissants de vérification. D’autre part, la complexité intrinsèque de ces algorithmes fait que leur correction n’est pas évidente même pour leurs concepteurs. Dans cette thèse on s’intéresse à l’analyse formelle de protocoles de robots mobiles, un modèle de calcul particulièrement original car les agents ne disposent ni de mémoire (locale ou partagée) ni de la capacité de communiquer par échange de messages. Un cadre général permettant d'exprimer les modèles robotiques est présenté dans cette thèse. Ce modèle a permit d'utiliser à la fois la vérification par model checking d’algorithmes proposés dans la littérature et la synthèse formelle d’algorithmes (optimaux) pour un problème donné, quelque soit le niveau d'asynchronisme du modèle robotique étudié.The topic of autonomous mobile robots continues to generate a lot of interest in the algorithmic community, both from a purely theoretical perspective and from a more applicative one. The model is now well understood, and the problems under investigation are becoming more and more complex. Correctness proofs are usually very intricate and elaborate, often leaving margin of doubts. This thesis focuses on a new approach to formally study correctness in robots systems and to automatically generate algorithmic solutions. In fact, we propose a general framework to express robot models, and where automated technics like model checking and algorithm synthesis can be used, moreover we show their applicability in robots models under all possible synchronicity levels (from fully synchronous to fully asynchronous)