Factorisation des régions cubiques et application à la concurrence

Cette thèse se propose d'étudier des problèmes de factorisations des régions cubiques. Dans le cadre de l'analyse de programme concurrent via des méthodes issues de la topologie algébrique, les régions cubiques sont un modèle géométrique simple mais expressif de la concurrence. Tout programme concurrent (sans boucle ni branchement) est ainsi représenté comme sous partie de R^n auquel on enlève des cubes interdits représentant les états du programme interdit par les contraintes de la concurrence (mutex par exemple) où n est le nombre de processus. La première partie de cette thèse s’intéresse à la question d'indépendance des processus. Cette question est cruciale dans l'analyse de programme non concurrent car elle permet de simplifier l'analyse en séparant le programme en groupe de processus indépendants. Dans le modèle géométrique d'un programme, l'indépendance se traduit comme une factorisation modulo permutation des processus. Ainsi le but de cette section est de donner un algorithme effectif de factorisation des régions cubiques et de le démontrer. L'algorithme donné est relativement simple et généralise l'algorithme très intuitif suivant (dit algorithme syntaxique). A partir du programme, on met dans un même groupe les processus qui partagent une ressource, puis l’on prend la clôture transitive de cette relation. Le nouvel algorithme s'effectue de la même manière, cependant il supprime certaines de ces relations. En effet par des jeux d'inclusion entre cubes interdits, il est possible d'avoir deux processus qui partagent une ressource mais qui sont toutefois indépendant. Ainsi la nouvelle relation est obtenue en regardant l'ensemble des cubes maximaux de la région interdite. Lorsque deux coordonnées sont différentes de R dans un cube maximal on dira qu’elles sont reliées. Il suffit alors de faire la clôture transitive de cette relation pour obtenir la factorisation optimale. La seconde partie de ce manuscrit s'intéresse à un invariant catégorique que l'on peut définir sur une région cubique. Celui-ci découpe la région cubique en cubes appelés "dés" auxquels on associe une catégorie appelée catégorie émincée de la région cubique. On peut voir cette catégorie comme un intermédiaire fini entre la catégorie des composantes et la catégorie fondamentale. On peut ainsi montrer que lorsque la région cubique factorise alors la catégorie émincée associée va elle-même se factoriser. Cependant la réciproque est plus compliquée et de nombreux contre exemples empêchent une réciproque totale. La troisième et dernière partie de cette thèse s'intéresse à la structure de produit tensoriel que l'on peut mettre sur les régions cubiques. En remarquant comment les opérations booléennes sur une région cubique peuvent être obtenues à partir des opérations sur les régions cubiques de dimension inférieure, on tente de voir ces régions cubiques comme un produit tensoriel des régions de dimension inférieure. La structure de produit tensoriel est hautement dépendante de la catégorie dans laquelle on la considère. Dans ce cas, si l'on considère le produit dans les algèbres de Boole, le résultat n'est pas celui souhaité. Au final il se trouve que le produit tensoriel dans la catégorie des demi-treillis avec zéro donne le résultat voulu.