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National audience; Les sites de questions-réponses permettent aux utilisateurs, qui partagent les mêmes intérêts, d'échanger des connaissances dans le cadre d'un processus d'apprentissage continu. En particulier, la plateforme Stack Overflow soutient des communautés de pratique où : (a) la majorité du contenu est produit par un petit nombre de membres très actifs ; (b) les réponses aux questions les plus récurrentes sont rapidement capitalisées. Nous proposons un modèle centré individus d'une communauté de pratique présentant une dynamique sociale conforme à ces faits stylisés et qui explique le phénomène de sécession des experts.

Les expériences de soin vécues par les infirmières de soins intensifs auprès des patients cérébrolésés et de leurs proches alors que l’arrêt de traitement devient une option confrontent les infirmières à des défis qui surgissent particulièrement lors de l’instauration de la relation de soin, infirmière-patient, et lors de la mise en action de leur rôle d’avocate. Parmi les théories en sciences infirmières, celle du Human Caring de Watson (1979/1985/2008/2012) positionne la relation avec le patient, une relation transpersonnelle, comme un idéal moral. Dès lors, lorsqu’elles sont confrontées à des défis pour développer cette relation, les infirmières remettent en question tant leur pratique, que la conception qu’elles ont de la nature du soin, centre d’intérêt de leur discipline. Toutefois, à ce jour, très peu d’études ont eu pour objet de recherche la compréhension de cette expérience de soin vécue par des infirmières auprès de patients cérébrolésés et de leurs proches alors que l’arrêt de traitement devient une option. Cela, même si les défis, et les questionnements qu’ils suscitent chez les infirmières peuvent avoir d’importantes répercussions pour les personnes soignées dans un environnement de soins intensifs. Instruite par le constructivisme projectif, la pensée complexe de Morin et la philosophie de la compréhension de Ricœur, notre étude a eu pour but précisément de chercher à décrire et comprendre l’expérience de soin vécue par des infirmières de soins intensifs auprès de patients cérébrolésés et leurs proches lorsque l’arrêt de traitement devient une option. Cette recherche a été réalisée à partir d’un devis descriptif interprétatif, tirant ses origines de la discipline infirmière, en s’inspirant du Narrative Inquiry, méthode qui a pour visée d’étudier l’expérience (Chase, 2005; Clandinin & Connelly, 2000). Onze infirmières provenant des régions de Montréal et de Québec ont participé. La chercheuse a rencontré chaque participante à trois reprises pour effectuer le recueil des données à partir desquelles les récits de recherche ont été co-construits, et le premier niveau d’analyse a été réalisé. Cette analyse qui demeurait descriptive s’est poursuivie par questionnement analytique (Paillé & Mucchielli, 2012) de conception complexe en dialogue avec les 11 récits de recherche. Les connaissances construites en deux étapes, une phase descriptive et une phase interprétative sur cette expérience de soin ont constitué les fondements de notre réflexion pour activer la conception de nouvelles connaissances disciplinaires sur l’ontologie du soin. Nous avons interprété que le soin, que nous qualifions d’humanéthique, peut être conçu dans le construit d’un système complexe ouvert, comportant : une finalité, la vie bonne avec et pour un patient heureux; une écologie dans laquelle il s’organise, où l’environnement social est prépondérant; une évolution temporelle se déployant dans un espace-temps; une reliance indicible, la dimension relationnelle essentielle au soin; mais aussi une part d’incertitude. Une modélisation du soin humanéthique, un système perçu complexe, est présentée à travers un récit s’inspirant de la pratique infirmière. Dans cette étude, le récit s’est révélé être un outil pertinent, car la narrativité a non seulement contribué à questionner et réfléchir la pratique lors du recueil des données, et de l’analyse; mais elle a aussi permis de réaliser une représentation dynamique et pragmatique des résultats empiriques et théoriques. Ainsi, notre projet à travers l’approfondissement d’expériences vécues en pratique par des infirmières a conduit à l’avancement d’un nouvel éclairage théorique sur le soin. De plus, à travers un récit, nous avons proposé des leviers qui puissent être actionnables en pratique par les infirmières, quel que soit le contexte dans lequel le soin se déroule. Des pistes de réflexion et des implications en ont résulté pour les secteurs de la pratique clinique, de la formation, de la gestion et de la recherche en sciences infirmières. Dès lors, cette étude orientée vers la pratique a non seulement la faculté de pouvoir soutenir la pratique infirmière, mais aussi d’être à l’origine de nouveaux questionnements sur la nature du soin, permettant ainsi de poursuivre son développement., The care experiences of critical care nurses with brain-damaged patients and their loved ones as withdrawing treatment becomes an option confront nurses with challenges that arise particularly when establishing the nurse-patient care relationship and when putting their advocacy role into action. Among the nursing theories, Watson's Human Caring (1979/1985/2008/2012) positions the relationship with the patient, a transpersonal relationship, as a moral ideal. Therefore, when faced with challenges in developing this relationship, nurses question both their practice and their understanding of the nature of care, which is the focus of their discipline. However, to date, very few studies have focused on understanding nurses' experience of caring for brain-damaged patients and their loved ones as withdrawing treatment becomes a care option. This is despite the fact that the challenges, and the questions they raise for nurses, can have important implications for those being cared for in a critical care environment. Based on projective constructivism, Morin's complex thinking and Ricoeur's philosophy of understanding, the purpose of our study was precisely to seek to describe and understand the care experience of critical care nurses with brain-damaged patients and their families when withdrawing treatment becomes an option. This research was carried out from an interpretative descriptive specification, drawing its origins from the nursing discipline, inspired by the Narrative Inquiry, a method that aims to study the experience (Chase, 2005; Clandinin & Connelly, 2000). Eleven nurses from the regions of Montreal and Quebec City participated. The researcher met with each participant three times to carry out the data collection from which the research narratives were co-constructed, and the first level of analysis was carried out. This analysis, which remained descriptive, continued through analytical questioning (Paillé & Mucchielli, 2012) of complex design in dialogue with the 11 research narratives. The knowledge built up in two stages, a descriptive phase and an interpretative phase on this experience of care constituted the foundations of our reflection to activate the conception of new disciplinary knowledge on the ontology of care. We have interpreted that the care, which we call “humanethical”, can be designed in the construction of a complex open system, with: a purpose, a good life with and for a happy patient; an ecology in which it is organized, where the social environment is preponderant; a temporal evolution unfolding in space-time; an unspeakable relatedness , the relational dimension essential to care; but also an element of uncertainty. Modelling the “humanethical” care, a complex system, is presented through a narrative inspired by nursing practice. In this study, storytelling proved to be a relevant tool, as narrativity not only helped to question and reflect on practice during data collection and analysis, but also provided a dynamic and pragmatic representation of empirical and theoretical findings. Thus, our project through the deepening of experiences lived in practice by nurses has led to the advancement of a new theoretical perspective on care. In addition, through a narrative, we have proposed levers that can be operated in practice by nurses, regardless of the context in which the care takes place. This led to a number of reflections and implications for clinical practice, education, management and research in nursing. Therefore, this practice-oriented study not only has the potential to support nursing practice, but also to raise new questions about the nature of care, thus enabling its further development.

National audience; Hypernetworks appeared in many fields and uses including combinatorics problems, the theory of complex systems, the systems biology and deep learning with different semantics. It is important to understand the uses of the term hypernetwork in the literature to avoid confusion. The objective of this article to make a state of the art of the definitions of the hypernetwork according to the field of use. In particular, we will try to situate hypernetworks in our research context on artificial intelligence.; Les hyper-réseaux apparaissaient dans de nombreux domaines et usages dont des problèmes de combinatoire, la théorie des systèmes complexes, la biologie des systèmes et l’apprentissage profond avec une sémantique différente. Il est important de comprendre les utilisations du terme hyper-réseau dans la littérature afin d’éviter toute confusion. L’objectif de cet article est de faire un état de l’art des définitions de l’hyper-réseau suivant le domaine d’utilisation. Nous nous attacherons notamment à situer les hyper-réseaux dans notre contexte de recherche sur l’intelligence artificielle.

A l’heure actuelle les systèmes complexes de par leur caractère critique, leur nombre, leur taille, ou encore les tâches distribuées et réparties qu’ils supportent, restent un sujet d’études très ouvert. Beaucoup de progrès ont été faits dans le domaine de la recherche dans le but de rendre les systèmes complexes fiables, que ce soit dans un cadre de formalisation des exigences, de multi-modélisation et d’inter-opérabilité, de définition de langages dédiés et d’environnements d’ingénierie adaptés, d’automatisation de la génération de code, ou encore de vérification et de validation des modèles produits. Néanmoins, les méthodes, techniques, outils apportés, s’ils donnent satisfaction, nécessitent encore des améliorations. En effet l’industrie est toujours en demande de moyens permettant de gagner en efficacité tant dans la production des éléments logiciels que dans l’automatisation des vérifications. Les méthodes traditionnelles perdurent et les habitudes évoluent lentement. Les nouvelles technologies du Génie Logiciel, et en particulier de l’Ingénierie Dirigée par les Modèles, ont du mal à s’implanter dans le domaine des systèmes complexes.Mes travaux de recherche visent à fournir des éléments conceptuels permettant de mieux maîtriser le développement de ces systèmes. Ils s’appuient sur les modèles qui sont produits lors du développement de systèmes, les replacent dans un cadre d’Ingénierie Dirigée par les Modèles, en centrant la démarche sur les parties prenantes de ces systèmes.A travers la synthèse de quatre thèses qui se sont enchaînées, chacune répondant à des points laissés en suspens par la précédente, je montre dans ce manuscrit comment les mécanismes que nous avons proposés s’inscrivent dans une amélioration de l’Ingénierie Système, en s’appuyantsur l’Ingénierie Dirigée par les Modèles pour réaliser l’alignement de modèles hétérogènes, en mettant l’utilisateur au centre des préoccupations et en proposant des techniques collaboratives et un langage semi-formel d’expression des exigences.

À partir d’une étude sociologique sur deux spécialités – la géographie quantitative et l’épidémiologie computationnelle – inscrites dans les « sciences des systèmes complexes », l’article questionne la prétendue unité de ce domaine pluridisciplinaire et transnational, souvent présenté au singulier sous la formule de « complexity science ». Que l’on prenne en compte leurs origines historiques, leurs pratiques de recherche, leurs épistémologies ou leurs institutions, les sciences de la complexité apparaissent dans toute leur diversité sociale et épistémique. Si ces aspects n’ont été que faiblement abordées dans la littérature des sciences humaines et sociales, leurs points de vue normatifs et leurs activités transépistémiques n’ont fait l’objet d’aucune recherche. Grâce au concept de « communauté d’anticipation » proposé par la sociologue Céline Granjou, qui permet de tenir ensemble à la fois un mode de production de connaissances, un certain type d’activités transépistémiques, un certain rapport au futur et un certain point de vue normatif sur le monde, l’analyse offre la description de trois groupes – nommés la « communauté du conseil urbanistique » (géographie), la « communauté de l’aide à la décision épidémiologique » (épidémiologie) et la « communauté de la modélisation d’accompagnement socio-écologique » (géographie et d’autres disciplines). L’article contribue ainsi à déconstruire l’image unitaire des sciences de la complexité, que certain·e·s de ses représentant·e·s et observateur·trice·s contribuent à entretenir, et offre une application possible du concept de « communauté d’anticipation », ici discuté et adapté à l’objet d’étude de cet article. On the basis of a sociological study of two specialties – quantitative geography and computational epidemiology – inscribed in “complex systems sciences”, the article questions the alleged unity of this multidisciplinary and transnational domain, often presented in the singular under the expression of “complexity science”. Whatever the take is – historical origins, research practices, epistemologies or institutions – complexity sciences appear in all their social and epistemic diversity. If these aspects have been weakly treated by human and social sciences literature, their normative viewpoints and their transepistemic activities have not been the subject of any systematic study. Thanks to the concept of “anticipation community” proposed by sociologist Céline Granjou, which permits to keep together at the same time a mode of knowledge production, a certain type of transepistemic activities, a certain relationship to the future and a certain normative viewpoint about the world, the analysis offers the description of three groups – called “the community of the urbanistic counseling” (geography), the “community of epidemiological decision aid” (epidemiology) and the “community of socio-ecological companion modeling” (geography and other disciplines). The article contributes thus to deconstruct the unitary image of complexity sciences, which some of its representatives and observers contribute to entertain, and offers a possible application of the concept of “anticipation community”, discussed and adapted here to the study object of this article. A partir de un estudio sociológico acerca de dos especialidades – la geografía cuantitativa y la epidemiología computacional – inscritas en las «ciencias de los sistemas complejos», el artículo cuestiona la supuesta unidad de este dominio pluridisciplinario y transnacional, a menudo presentado en singular bajo la fórmula de «complexity science». Que sea bajo el punto de vista de sus orígines históricos, sus prácticas de investigación, sus epistemologías o sus instituciones, las ciencias de la complejidad aparecen en toda su diversidad social y epistémica. Si estos aspectos han sido raramente abordados en la literatura de ciencias humanas y sociales, sus puntos de vista normativos y sus actividades transepistémicas no han hecho el objeto de ninguna investigación. Gracias al concepto de «comunidad de anticipación» propuesto por la socióloga Céline Granjou, el cual permite de tener juntos a la vez una manera de producir conocimiento, un cierto tipo de actividades transepistémicas, una cierta relación al futuro y un cierto punto de vista normativo sobre el mundo, el análisis ofrece la descripción de tres grupos – llamados la «comunidad del consejo urbanístico» (geografía), la «comunidad del ayuda a la decisión epidemiológica» (epidemiología) y la «comunidad de la modelización de acompañamiento socio-ecológico» (geografía y otras disciplinas). El artículo contribuye de esta manera a la deconstrucción de la imagen unitaria de las ciencias de la complejidad, que algunas representantes y observadoras contribuyen a entretenir, y ofrece une aplicación posible del concepto de «comunidad de anticipación», aquí discutido y adaptado al objeto de estudio del presente texto.

This work deals with complex system Modeling and Simulation (M&S). The particularity of such systems is the numerous heterogeneous entities in interaction involved inside them. This particularity leads to several organization layers and scientific domains. As a consequence, their study requests many perspectives (different temporal and spatial scales, different domains and formalisms, different granularities...). The challenge is the rigorous integration of these various system perspectives inside an M&S process. In other words, the difficulty is to define successive steps to follow in order to integrate several points of view inside the same model. Multi-modeling and co-simulation are promising approaches to do so. The underlying problem is to define a modular and hierarchical process fitted with a rigorous way to integrate heterogeneous components and which is supported by a software environment that covers the whole M&S cycle.MECSYCO (Multi-agent Environment for Complex SYstem CO-simulation) is a co-simulation middleware focusing on the reuse of existing models from other software. It relies on a software and formal DEVS-based wrapping, provides heterogeneity handling mechanisms and ensures a decentralized and modular co-simulation. MECSYCO deals with the heterogeneous component integration need but its M&S process does not have all the properties above-mentioned. Notably, the hierarchical modeling ability is missing.To overcome this, we propose to fit MECSYCO with a descriptive multi-modeling and co-simulation process that allows the hierarchical design of multi-models using models from other software. Our process is split into three steps: the atomic model integration, the composition (hierarchical multi-model construction) and finally the experimentation. We adopt a descriptive approach where a description file is linked to each product of these steps, these documents enable to manipulate them.The use of description files completes the integration steps, allows a hierarchical and modular multi-model design and isolates the experiments.Then we set up a development environment based on Domain Specific Languages (DSL) to support the description work, and we automate the transition from an experiment description to its effective co-simulation. This is a Model-Driven Engineering approach which allows us to put into practice our contribution by facilitating the modelers' work and by avoiding implementation mistakes.Our contribution fits MECSYCO with the hierarchical design property and with a DSL-based M&S environment while keeping its rigorous integration process and its modularity. Our work is evaluated on two examples. The first one renews a hybrid highway multi-model already implemented in MECSYCO, it shows the conservation of the middleware former properties. The second one is a simple thermal smart-building multi-model which highlights the incremental design of a multi-model and the integration of new components while putting our entire approach into practice., Le contexte de ce travail est la modélisation et simulation (M&S) de systèmes complexes. Ces systèmes se caractérisent par un grand nombre d'entités hétérogènes en interaction faisant apparaitre plusieurs niveaux d'organisation et plusieurs domaines. Leur étude nécessite de combiner plusieurs points de vue (différentes échelles temporelles et spatiales, différents domaines scientifiques et formalismes, différents niveaux de résolution...).Le challenge est l'intégration rigoureuse de ces différents points de vue sur un système au sein d'une démarche de M&S. Dit autrement, le défi est de définir une marche à suivre permettant d'intégrer plusieurs perspectives au sein d'un même modèle. La multi-modélisation et la co-simulation sont deux approches prometteuses pour cela. La difficulté sous-jacente est de fournir une démarche de M&S modulaire, hiérarchique, dotée d'une approche d'intégration de composants hétérogènes rigoureuse et associée à un environnement logiciel supportant l'ensemble du cycle de M&S pour la mettre en pratique.MECSYCO (Multi-agent Environment for Complex SYstem CO-simulation) est un intergiciel de co-simulation se focalisant sur la réutilisation de modèles issus d'autres logiciels. Il se base sur une stratégie d'encapsulation logicielle et formelle fondée sur DEVS, fournit des mécanismes de gestion des hétérogénéités, et assure une co-simulation décentralisée et modulaire. MECSYCO répond au besoin d'intégration de composants hétérogènes au sein d'une co-simulation, mais ne propose pas de démarche complète comprenant l'ensemble des propriétés énoncées précédemment. Il manque notamment la possibilité de hiérarchiser. Pour pallier à ce manque, dans la continuité des travaux sur MECSYCO nous proposons une démarche de multi-modélisation et co-simulation descriptive autorisant la construction incrémentale de multi-modèles à partir de modèles issus d'autres logiciels. Notre démarche est décomposée en trois étapes : l'intégration des modèles atomiques, la composition (création hiérarchique du multi-modèle) et enfin l'expérimentation. Nous adoptons une approche descriptive où chaque élément produit lors de ces étapes est associé à une description permettant de le manipuler. L'utilisation des descriptions complète le processus d'intégration, permet la construction incrémentale et modulaire des multi-modèles, et isole l'expérimentation. Nous mettons ensuite en place un environnement de développement basé sur des langages dédiés aux descriptions, et nous automatisons le passage d'une description d'expérience à sa co-simulation effective. C'est une démarche d'Ingénierie Dirigée par les Modèles qui nous permet de mettre en pratique notre approche en facilitant le travail des modélisateurs et en évitant les erreurs d'implémentation.Nous apportons à MECSYCO la propriété de hiérarchisation et un environnement de développement tout en conservant l'intégration rigoureuse et la modularité. Nous évaluons notre contribution sur deux exemples. Le premier reprend un multi-modèle d'autoroute hybride implémenté dans MECSYCO, il montre la conservation des propriétés d'intégration. Le second est un multi-modèle simple de thermique de bâtiment intelligent, il illustre la construction incrémentale d'un multi-modèle et l'intégration de nouveaux composants tout en mettant en pratique l'ensemble de notre démarche.

International audience; Henri Laborit, a neuro-biologist and surgeon specializing in stresses to organisms and a member of the Groupe des Dix, is the author of an interdisciplinary pedagogical and scientific experiment with urban planners at the University of Paris-Vincennes. His book L’Homme et la ville (1971) describes the city as a complex eco-system in which man exercises dominant relations in history (class, race, nation, etc. relationships) under the control of an archaic brain. But can the city be compared to a living organism? Does it have a brain? Is it a machine? The systemic approach and the cybernetic theory, shared by other members of the Groupe des Dix, allows an analysis of complex systems, from cellular societies to human societies (Edgar Morin), from the microscope to the macroscope (Joël de Rosnay). But the city system remains a human “production”, an anthropo-ecosystem, while its evolutionary “trend” is made up of social, economic and ecological equilibria. What organizational models are able to regulate a sustainable urban metabolism?; Henri Laborit, neurochirurgien spécialiste du stress organique et membre du Groupe des Dix, est l’auteur d’une expérience pédagogique et scientifique interdisciplinaire à l’université de Paris-Vincennes, auprès d’urbanistes. Son ouvrage L’homme et la ville (1971) présente la ville comme un écosystème complexe dans lequel l’homme exerce des relations de domination dans l’histoire (rapports de classes, de races, de nations, etc.) et ce sous la commande d’un cerveau archaïque. Mais la ville peut-elle être comparée à un organisme vivant ? À un cerveau ? À une machine ? L’approche systémique et la théorie cybernétique, partagées par d’autres membres du Groupe des Dix, permet une analyse des systèmes complexes, des sociétés cellulaires aux sociétés humaines (Edgar Morin), du microscope au macroscope (Joël de Rosnay). Mais le système ville reste une « production » humaine, un anthropo-écosystème, alors que son évolution dite « en tendance » compromet les équilibres sociaux, économiques et écologiques. Quels modèles d’organisation peuvent réguler un métabolisme urbain durable ?

This thesis is devoted to the study of the dynamics of complex systems. We consider coupled networks built with multiple instances of deterministicdynamical systems, defined by ordinary differential equations or partial differential equations of parabolic type, which describe an evolution problem.We study the link between the internal dynamics of each node in the network, its topology, and its global dynamics. We analyze the coupling conditions which favor a particular dynamics at the network's scale, and study the impact of the interactions on the bifurcations identified on each node. In particular, we consider coupled networks of reaction-diffusion systems; we analyze their asymptotic behavior by searching positively invariant regions, and proving the existence of exponential attractors of finite fractal dimension, derived from energy estimates which suggest the dissipative nature of those networks of reaction-diffusion systems.Our framework includes the study of multiple applications. Among them, we consider a mathematical model for the geographical analysis of behavioral reactions of individuals facing a catastrophic event. We present the modeling choices that led to the study of this evolution problem, and its mathematical study, with a stability and bifurcation analysis of the equilibria. We highlight the decisive role of evacuation paths in coupled networks built from this model, in order to reach the expected equilibrium corresponding to a global return of all individuals to the daily behavior, avoiding a propagation of panic. Furthermore, the research of emergent periodic solutions in complex networks of oscillators brings us to consider coupled networks of hamiltonian systems, for which we construct polynomial perturbationswhich provoke the emergence of limit cycles, question which is related to the sixteenth Hilbert's problem.; Cette thèse est consacrée à l'étude de la dynamique des systèmes complexes. Nous construisons des réseaux couplés à partir de multiples instances de systèmes dynamiques déterministes, donnés par des équations différentielles ordinaires ou des équations aux dérivées partielles de type parabolique, qui décrivent un problème d'évolution. Nous étudions le lien entre la dynamique interne à chaque nœud du réseau, les éléments de la topologie du graphe portant ce réseau, et sa dynamique globale. Nous recherchons les conditions de couplage qui favorisent une dynamique globale particulière à l'échelle du réseau, et étudions l'impact des interactions sur les bifurcations identifiées sur chaque nœud. Nous considérons en particulier des réseaux couplés de systèmes de réaction-diffusion, dont nous étudions le comportement asymptotique, en recherchant des régions positivement invariantes, et en démontrant l'existence d'attracteurs exponentiels de dimension fractale finie, à partir d'estimations d'énergie qui révèlent la nature dissipative de ces réseaux de systèmes de réaction-diffusion. Ces questions sont étudiées dans le cadre de quelques applications. En particulier, nous considérons un modèle mathématique pour l'étude géographique des réactions comportementales d'individus, au sein d'une population en situation de catastrophe. Nous présentons les éléments de modélisation associés, ainsi que son étude mathématique, avec une analyse de la stabilité des équilibres et de leurs bifurcations. Nous établissons l'importance capitale des chemins d'évacuation dans les réseaux complexes construits à partir de ce modèle, pour atteindre l'équilibre attendu de retour au comportement du quotidien pour l'ensemble de la population considérée, tout en évitant une propagation du comportement de panique. D'autre part, la recherche de solutions périodiques émergentes dans les réseaux d'oscillateurs nous amène à considérer des réseaux complexes de systèmes hamiltoniens pour lesquels nous construisons des perturbations polynomiales qui provoquent l'apparition de cycles limites, problématique liée au XVIème problème de Hilbert.

This thesis suggests reflection in studying financial markets through complex systems prism.First, an original mathematic description for describing agents' decision-making process in case of problems affecting by both individual and collective behavior is introduced. The proposed method is particularly applicable when studied system is characterized by non-linear, path dependent and self-organizing interactions. An application to financial markets is proposed by designing a multi¬agent system based on the proposed formalization.In this application, we propose to implement a computational agent-based financial market in which the system is described in both a microscopie and macroscopic levels are proposed. The agents' decision-making process is based on fuzzy logic rules and the price dynamic is purely deten-ninistic according to the basis matching rules of a central order book as in NYSE-Euronext-Paris. We show that, while putting most parameters under evolutionary control, the computational agent- based system is able to replicate several stylized facts of financial time series (distributions of stocks returns showing a heavy tau l with positive excess kurtosis and volatility clustering phenomenon).Thereafter, with numerical simulations we propose to study three system's properties: self-organization, resilience and robustness. First a method is introduced to quantify the degree of selforganization which ernerges in the system and shows that the capacity of self-organization is maximized when the agents' behaviors are heterogeneous. Secondly, we propose to study the system's response when market shock is simulated. in both cases, numerical results are presentedI and analyzed, showing how the global market behavior emerges from specific individual behavior interactions.Our results notably show that the emergence of collective herding behavior when market shock occurs leads to a temporary disruption on the system self-organization. Finaily, numerical simulations highlight that our artificial financial market can be able to absorb strong mono-shock but be lead to the rupture by low but repeated perturbations., Cette thèse propose une réflexion autour de l'étude des marchés financiers sous le prisme des systèmes complexes.Tout d'abord une description mathématique est proposée pour représenter le processus de prises de décision des agents dès lors où celui-ci bien que représentant les intérêts individuels d'un agent, est également influencé par l'émergence d'un comportement collectif. La méthode est particulièrement applicable lorsque le système étudié est caractérisé par une dynamique non-linéaire. Une application du modèle est proposée au travers de l'implémentation d'un marché artificiel boursier avec une approche système multi-agents. Dans cette application la dynamique du marché est décrite à la fois aux niveaux microscopiques (comportement des agents) et macroscopique (formation du prix). Le processus de décision des agents est défini à partir d'un ensemble de règles comportementales reposant sur des principes de logique floue. La dynamique de la formation du prix repose sur une description déterministe à partir des règles d'appariement d'un carnet d'ordres central tel que sur NYSE-Euronext-Paris. Il est montré que le marché artificiel boursier tel qu'implémenté est capable de répliquer plusieurs faits stylisés des marchés financiers : queue de distribution des rendements plus épaisse que celle d'une loi normale et existence de grappes de volatilité (ou volatility clustering).Par la suite, à partir de simulations numériques il est proposé d'étudier trois grandes propriétés du système : sa capacité d'auto-organisation, de résilience et sa robustesse. Dans un premier temps une méthode est introduite pour qualifier le niveau d'auto-organisation du marché. Nous verrons que la capacité d'auto-organisation du système est maximisée quand les comportements des agents sont diversifiés. Ensuite, il est proposé d'étudier la réponse du système quand celui-ci est stressé via la simulation de chocs de marché. Dans les deux analyses, afin de mettre en évidence comment la dynamique globale du système émerge à partir des interactions et des comportements des agents des résultats numériques sont systématiquement apportés puis discutés.Nos résultats montrent notamment qu'un comportement collectif grégaire apparait à la suite d'un choc, et, entraîne une incapacité temporaire du système à s'auto-organiser. Finalement, au travers des simulations numériques il peut être également remarqué que le marché artificiel boursier implémenté est plus sensible à de faibles répétitions répétées qu'à un choc plus important mais unique.

This thesis suggests reflection in studying financial markets through complex systems prism.First, an original mathematic description for describing agents' decision-making process in case of problems affecting by both individual and collective behavior is introduced. The proposed method is particularly applicable when studied system is characterized by non-linear, path dependent and self-organizing interactions. An application to financial markets is proposed by designing a multi¬agent system based on the proposed formalization.In this application, we propose to implement a computational agent-based financial market in which the system is described in both a microscopie and macroscopic levels are proposed. The agents' decision-making process is based on fuzzy logic rules and the price dynamic is purely deten-ninistic according to the basis matching rules of a central order book as in NYSE-Euronext-Paris. We show that, while putting most parameters under evolutionary control, the computational agent- based system is able to replicate several stylized facts of financial time series (distributions of stocks returns showing a heavy tau l with positive excess kurtosis and volatility clustering phenomenon).Thereafter, with numerical simulations we propose to study three system's properties: self-organization, resilience and robustness. First a method is introduced to quantify the degree of selforganization which ernerges in the system and shows that the capacity of self-organization is maximized when the agents' behaviors are heterogeneous. Secondly, we propose to study the system's response when market shock is simulated. in both cases, numerical results are presentedI and analyzed, showing how the global market behavior emerges from specific individual behavior interactions.Our results notably show that the emergence of collective herding behavior when market shock occurs leads to a temporary disruption on the system self-organization. Finaily, numerical simulations highlight that our artificial financial market can be able to absorb strong mono-shock but be lead to the rupture by low but repeated perturbations.; Cette thèse propose une réflexion autour de l'étude des marchés financiers sous le prisme des systèmes complexes.Tout d'abord une description mathématique est proposée pour représenter le processus de prises de décision des agents dès lors où celui-ci bien que représentant les intérêts individuels d'un agent, est également influencé par l'émergence d'un comportement collectif. La méthode est particulièrement applicable lorsque le système étudié est caractérisé par une dynamique non-linéaire. Une application du modèle est proposée au travers de l'implémentation d'un marché artificiel boursier avec une approche système multi-agents. Dans cette application la dynamique du marché est décrite à la fois aux niveaux microscopiques (comportement des agents) et macroscopique (formation du prix). Le processus de décision des agents est défini à partir d'un ensemble de règles comportementales reposant sur des principes de logique floue. La dynamique de la formation du prix repose sur une description déterministe à partir des règles d'appariement d'un carnet d'ordres central tel que sur NYSE-Euronext-Paris. Il est montré que le marché artificiel boursier tel qu'implémenté est capable de répliquer plusieurs faits stylisés des marchés financiers : queue de distribution des rendements plus épaisse que celle d'une loi normale et existence de grappes de volatilité (ou volatility clustering).Par la suite, à partir de simulations numériques il est proposé d'étudier trois grandes propriétés du système : sa capacité d'auto-organisation, de résilience et sa robustesse. Dans un premier temps une méthode est introduite pour qualifier le niveau d'auto-organisation du marché. Nous verrons que la capacité d'auto-organisation du système est maximisée quand les comportements des agents sont diversifiés. Ensuite, il est proposé d'étudier la réponse du système quand celui-ci est stressé via la simulation de chocs de marché. Dans les deux analyses, afin de mettre en évidence comment la dynamique globale du système émerge à partir des interactions et des comportements des agents des résultats numériques sont systématiquement apportés puis discutés.Nos résultats montrent notamment qu'un comportement collectif grégaire apparait à la suite d'un choc, et, entraîne une incapacité temporaire du système à s'auto-organiser. Finalement, au travers des simulations numériques il peut être également remarqué que le marché artificiel boursier implémenté est plus sensible à de faibles répétitions répétées qu'à un choc plus important mais unique.

The difficulty to manage risks in construction projects comes from their complexity. They are composed of many entities (activities, actors, contracts, resources, etc.) among which interactions exist at many levels and influence the system response. In turn, this response can influence the behaviour of some entities. In order to capture the complexity of the system, it is necessary to structure, model and share cross-disciplinary and interdisciplinary knowledge flows in a common and unifying framework. Because of this high complexity, the system response may appear as unpredictable. Uncertainties at all scales are source of risk for the construction project itself. Tackling this complexity could improve our grasp of the whole system, in order to provide more robust and efficient decision alternatives in risk management. It is then essential to propose conceptual approaches able to represent the behaviour and the interactions of system entities over the time.Different approaches and tools have been proposed to model and simulate risk of construction project as Risk Breakdown Structure, Bayesian networks, Network Theory, Monte Carlo Simulation, Analytical Network Process, etc. These tools and methods can be used to simulate the behaviour of the system, but they are inadequate for representing large and complex dynamical system because they are based on case-dependant model (i.e. a specific model has to be built for each studied construction project), the fragmented representation of knowledge, the lack of common vocabulary, the lack of generic character. Hence, an ontology paradigm is developed in order (a) to provide a common vocabulary able to represent the knowledge about construction projects and its risks, (b) to shape the structure (interrelations) between those identified database and (c) to represent construction project integrating as well technical, human, sustainability dimensions at different detailed levels of uncertainty.In this context, by coupling the advantages of ontology and Bayesian network, the framework of probabilistic relational model (PRM) will provide a practical mathematical formalism allowing to represent and simulate complex stochastic dynamical systems. PRMs extend the formalism of Bayesian networks by adding the notion of object paradigm where uncertainty attached to the system is then taken into account by quantifying probabilistic dependence between the properties of objects and other properties of related objects. To the best of our knowledge, this thesis report will be the first application in which PRM have been proposed to model and simulate construction project while accounting uncertainties.Therefore PRM is used to simulate the propagation of uncertainties existing in this complexdynamic and multi-scale system, which lead to construction project risk. A prototypal software framework has been developed to check the consistency and the viability of the concept. It will be shown how it can be used in order to predict the uncertain response of the system as well as to study how the overall response of the system is sensitive to local values or assumptions. Lastly, PRM will be applied for two case-studies (a road and bridge construction in Hue-Vietnam and another building project in France). Results show that the formalism of PRMs allows to (1) implement any kind of construction project, (2) to take uncertainty into account, (3) to simulate and predict the behaviour of system and (4) to derive information from partial knowledge., La gestion des risques est un enjeu majeur, mais difficile pour les projets de construction. La difficulté à gérer les risques dans les projets de construction vient de leur complexité. Ils sont composés de nombreuses entités (activités, acteurs, contrats, ressources, etc.) dont le comportement collectif influencent les comportements individuels. Afin de mieux appréhender et comprendre la complexité du système dans son ensemble, il est nécessaire de capitaliser et structurer la connaissance dans le but de proposer un modèle capable de décrire et simuler le comportement du système étudié. Cependant, la formalisation de tels modèles se confronte à de nombreuses difficultés : présence de facteurs humains, raretés de modèles, connaissances souvent expertes et qualitatives difficiles à formaliser, méconnaissance des mécanismes régissant certains processus, données parcellaires, hétérogènes et souvent imparfaites, échelles multiples, etc. L’objectif est de proposer des approches conceptuelles permettant d’assembler des morceaux de connaissances hétérogènes multi-sources et multi-échelles dans le but de proposer un modèle capable de réduire les incertitudes liées au fonctionnement, au devenir, à la conception et au pilotage des projets de construction.Différentes approches et outils ont été proposés pour modéliser et simuler les projets de construction : structure de répartition des risques, réseaux bayésiens, théorie des réseaux, simulation de Monte Carlo, réseau analytique, etc. Ces outils et méthodes sont utilisés pour simuler le comportement de systèmes, mais inadéquats pour représenter des systèmes complexes dynamiques à grandes échelles. Ils sont pour la plupart parcellaires et ne présentent pas ou peu de généricités. Dans ce contexte, les modèles relationnels probabilistes (MRPs) fourniront un formalisme mathématique pratique permettant de représenter et de simuler des systèmes dynamiques complexes entachés d’incertitudes. Les MRPs étendent le formalisme des réseaux bayésiens en ajoutant la notion de paradigme objet où l'incertitude attachée au système est alors prise en compte en quantifiant la dépendance probabiliste entre les propriétés des objets.Pour ce faire, une ontologie du domaine a été développée pour (a) fournir un vocabulaire commun capable de représenter les connaissances sur les projets de construction, (b) identifier les interconnections entre les différentes entités techniques, humaines, économiques à différents niveaux de description. Guidé par cette ontologie unMRP a été élaboré et utilisé pour simuler le comportement des projets de construction tout en prenant en compte les incertitudes. On montrera comment il peut être utilisé pour prédire la réponse incertaine du système ainsi que pour étudier comment la réponse globale du système est sensible aux valeurs ou hypothèses locales. Enfin, le MRP sera utilisé pour deux études de cas (la construction de routes et de ponts à Hue-Vietnam et d’un bâtiment en France). Les résultats montrent que le formalisme des MRPs permet (1) d’instancier tout type de projets de construction, (2) de prendre en compte l'incertitude, (3) de simuler et prédire le comportement du système et (4) d’extraire de la connaissance à partir d’informations partielles.

Today, quality control is essential to satisfy customer requirements. Although there are different methods and tools specially developed to manage the quality of systems or processes within companies, it is difficult to establish the link between management of a company's many processes and product quality for a system in service. In this context, a CIFRE thesis was conducted within MBDA, a company that designs, develops and produces weapons systems. The problem of this thesis is to develop a methodology allowing to produce a definition of the product quality of a complex system which is valid throughout its life cycle, and allowing the construction of models to predict the product quality in use during development and production. Our contribution consists of a two-phase methodology. The first phase makes it possible to establish a definition of the product quality of complex systems from the customer's point of view adapted to the industrial context by defining several product quality factors that are relevant for all phases of the systems life cycle. The second phase builds product quality prediction models that provide a life-cycle quality assessment of the systems and a forecast of what the quality will be in use. Both phases of the methodology rely on the use of experts' judgement to enable its use without a significant amount of data. The models built have been tested for systems developed by MBDA.; La maîtrise de la qualité est aujourd’hui indispensable pour satisfaire les exigences des clients. Bien qu’il existe différentes méthodes et outils spécialement développés pour manager la qualité des systèmes ou des processus au sein des entreprises, il est difficile d’établir le lien entre la maîtrise des nombreux processus d’une entreprise et la qualité produit pour un système en service. Dans ce contexte, une thèse CIFRE a été menée au sein de MBDA, entreprise qui conçoit, développe et produit des systèmes d’armes. La problématique de cette thèse est de développer une méthodologie permettant de produire une définition de la qualité produit d’un système complexe qui soit valable tout au long de son cycle de vie, et permettant la construction de modèles de prévision de la qualité produit en utilisation lors du développement et de la production. Notre contribution consiste en une méthodologie en deux phases. La première phase permet d’établir une définition de la qualité produit des systèmes complexes du point de vue du client adaptée au contexte industriel en définissant plusieurs facteurs qualité produit qui soit valable pour toutes les phases du cycle de vie des systèmes. La deuxième phase permet de construire des modèles de prévision de la qualité produit qui permettent d’obtenir une évaluation de la qualité tout au long du cycle de vie des systèmes et d’établir une prévision de ce que sera la qualité en utilisation. Les deux phases de la méthodologie reposent sur l’exploitation d’avis d’experts afin de permettre son utilisation sans disposer d’une quantité importante de données. Les modèles construits ont été testés pour des systèmes développés par MBDA.

This thesis is devoted to the study of the dynamics of complex systems. We consider coupled networks built with multiple instances of deterministicdynamical systems, defined by ordinary differential equations or partial differential equations of parabolic type, which describe an evolution problem.We study the link between the internal dynamics of each node in the network, its topology, and its global dynamics. We analyze the coupling conditions which favor a particular dynamics at the network's scale, and study the impact of the interactions on the bifurcations identified on each node. In particular, we consider coupled networks of reaction-diffusion systems; we analyze their asymptotic behavior by searching positively invariant regions, and proving the existence of exponential attractors of finite fractal dimension, derived from energy estimates which suggest the dissipative nature of those networks of reaction-diffusion systems.Our framework includes the study of multiple applications. Among them, we consider a mathematical model for the geographical analysis of behavioral reactions of individuals facing a catastrophic event. We present the modeling choices that led to the study of this evolution problem, and its mathematical study, with a stability and bifurcation analysis of the equilibria. We highlight the decisive role of evacuation paths in coupled networks built from this model, in order to reach the expected equilibrium corresponding to a global return of all individuals to the daily behavior, avoiding a propagation of panic. Furthermore, the research of emergent periodic solutions in complex networks of oscillators brings us to consider coupled networks of hamiltonian systems, for which we construct polynomial perturbationswhich provoke the emergence of limit cycles, question which is related to the sixteenth Hilbert's problem., Cette thèse est consacrée à l'étude de la dynamique des systèmes complexes. Nous construisons des réseaux couplés à partir de multiples instances de systèmes dynamiques déterministes, donnés par des équations différentielles ordinaires ou des équations aux dérivées partielles de type parabolique, qui décrivent un problème d'évolution. Nous étudions le lien entre la dynamique interne à chaque nœud du réseau, les éléments de la topologie du graphe portant ce réseau, et sa dynamique globale. Nous recherchons les conditions de couplage qui favorisent une dynamique globale particulière à l'échelle du réseau, et étudions l'impact des interactions sur les bifurcations identifiées sur chaque nœud. Nous considérons en particulier des réseaux couplés de systèmes de réaction-diffusion, dont nous étudions le comportement asymptotique, en recherchant des régions positivement invariantes, et en démontrant l'existence d'attracteurs exponentiels de dimension fractale finie, à partir d'estimations d'énergie qui révèlent la nature dissipative de ces réseaux de systèmes de réaction-diffusion. Ces questions sont étudiées dans le cadre de quelques applications. En particulier, nous considérons un modèle mathématique pour l'étude géographique des réactions comportementales d'individus, au sein d'une population en situation de catastrophe. Nous présentons les éléments de modélisation associés, ainsi que son étude mathématique, avec une analyse de la stabilité des équilibres et de leurs bifurcations. Nous établissons l'importance capitale des chemins d'évacuation dans les réseaux complexes construits à partir de ce modèle, pour atteindre l'équilibre attendu de retour au comportement du quotidien pour l'ensemble de la population considérée, tout en évitant une propagation du comportement de panique. D'autre part, la recherche de solutions périodiques émergentes dans les réseaux d'oscillateurs nous amène à considérer des réseaux complexes de systèmes hamiltoniens pour lesquels nous construisons des perturbations polynomiales qui provoquent l'apparition de cycles limites, problématique liée au XVIème problème de Hilbert.

This review offers the first synthesis of the research on mixed-species groupings of arthropods and highlights the behavioral and evolutionary questions raised by such behavior. Mixed-species groups are commonly found in mammals and birds. Such groups are also observed in a large range of arthropod taxa independent of their level of sociality. Several examples are presented to highlight the mechanisms underlying such groupings, particularly the evidence for phylogenetic proximity between members that promotes cross-species recognition. The advantages offered by such aggregates are described and discussed. These advantages can be attributed to the increase in group size and could be identical to those of nonmixed groupings, but competition–cooperation dynamics might also be involved, and such effects may differ between homo- and heterospecific groups. We discuss three extreme cases of interspecific recognition that are likely involved in mixed-species groups as vectors for cross-species aggregation: tolerance behavior between two social species, one-way mechanism in which one species is attractive to others and two-way mechanism of mutual attraction. As shown in this review, the study of mixed-species groups offers biologists an interesting way to explore the frontiers of cooperation–competition, including the process of sympatric speciation., SCOPUS: re.j, info:eu-repo/semantics/published

International audience; The modeling and simulation of cyber-physical systems (as smart-grids) is becoming an essential step of their construction process. One central challenge is to integrate in a consistent way each domain and point of view on the target system, each already having its own formalisms and modeling tools.This article presents the benefits of a DEVS wrapping based co-simulation platform (MECSYCO) in terms of integration of the heterogeneity of models and simulators: formalisms, time and data representations, software, etc. The platform provides modularity in the modeling ans simulaiton process: incrementalaty, simulators, exchanges, etc.We show how we have integrated tools like NS3 and OMNET++/INET (reference tools for IP network modeling), or simulation standard such as FMU in our platform and how they can be used in co-simulations.An hybrid co-simulation use case is presented to illustrate our proposal.; La modélisation et simulation des systèmes cyber-physiques, comme les réseaux électriques intelligents, devient une étape préalable incontournable à leur réalisation. Un défi central est alors d'intégrer de manière cohérente les différents domaines d'expertise et les différents points de vue sur le système cible, chacun disposant déjà de ses propres outils et formalismes.Cet article présente l'intérêt de la plateforme de co-simulation MECSYCO, basée sur le wrapping DEVS, en termes d'intégration de l'hétérogénéité des modèles et des simulateurs : formalismes, représentation du temps et des données, logiciels, etc. La plateforme permet également la modularité de la démarche de conception M\&S : incrémentalité, remplacement de simulateurs, etc. Nous montrons comment nous avons réalisé l'intégration d'outils de simulation existants de référence dans le domaine des réseaux IP (e.g. NS-3) ou des standards de la simulation (e.g. FMU) dans la plateforme et comment il est possible de les utiliser pour la co-simulation. Nous nous appuyons sur un cas d'usage de co-simulation hybride de bâtiments intelligents pour illustrer nos propositions.

This manuscript presents some of my research activities I have conducted as assistant researcher ("maitre de conférences") at the university Nice Sophia Antipolis and at the university Littoral Côte d'Opale since 2006. The synthesis of the presented works is in the field of single- and multi-objective combinatorial optimization using stochastic algorithms (metaheuristics such as evolutionary algorithms, local search algorithms, etc.). In particular, my research work focuses on the model of fitness landscapes, originally designed in the field of complex systems theory, which allows to study the dynamics of optimization algorithms. The main motivation of this work is to understand the relationship between an optimization algorithm and the problem to solve in order to explain and to predict the algorithms performance, and to design new more efficient algorithms based on this understanding.This document is divided in two main parts. The first one is on the local optima network which is a new model of fitness landscapes for the single-objective optimization. New properties of optimization problems are shown, as well as the prediction capacities of performance based on the estimation of these features. The second one is on the multi-objective optimization. The properties of such fitness landscapes are defined, and precisely analyzed with respect to algorithms performance. New multi-objective optimization methods are also proposed. Finally, this document concludes with broad perspectives for the research domain of fitness landscapes and more generally in the field of stochastic optimization.; Ce mémoire présente quelques-unes de mes activités de recherche que j'ai conduites depuis 2006 en tant que maître de conférences à l'Université Nice Sophia Antipolis puis à l'Université du Littoral Côte d'Opale. La synthèse des travaux présentés s'inscrit dans le domaine de l'optimisation mono-objective et multiobjective de problèmes combinatoires par des algorithmes stochastiques du type métaheuristique (algorithmes évolutionnaires, recherches locales, etc.). En particulier, mes travaux portent sur le modèle des paysages de fitness, modèle issu des sciences de la complexité, qui permet étudier la dynamique des algorithmes d'optimisation. La principale motivation de ces travaux est de comprendre la relation entre un algorithme d'optimisation et le problème à résoudre afin d'en expliquer et d'en prédire les performances et de concevoir de nouveaux algorithmes plus efficaces à partir de cette compréhension. Ce manuscrit se compose en deux parties principales. L'une porte sur le réseau des optima locaux qui est un nouveau modèle pour les paysages de fitness en optimisation mono-objective. De nouvelles propriétés des problèmes d'optimisation sont montrées, ainsi que les capacités de prédiction de performance à partir de l'estimation de ces propriétés. L'autre partie porte sur l'optimisation multiobjective. Les propriétés des paysages de fitness sont définies et précisément analysées en rapport avec les performances des algorithmes. De nouvelles méthodes d'optimisation multiobjective sont également proposées. Enfin, ce mémoire se termine par des perspectives pour le domaine des paysages de fitness et plus généralement en optimisation stochastique.

This manuscript presents some of my research activities I have conducted as assistant researcher ("maitre de conférences") at the university Nice Sophia Antipolis and at the university Littoral Côte d'Opale since 2006. The synthesis of the presented works is in the field of single- and multi-objective combinatorial optimization using stochastic algorithms (metaheuristics such as evolutionary algorithms, local search algorithms, etc.). In particular, my research work focuses on the model of fitness landscapes, originally designed in the field of complex systems theory, which allows to study the dynamics of optimization algorithms. The main motivation of this work is to understand the relationship between an optimization algorithm and the problem to solve in order to explain and to predict the algorithms performance, and to design new more efficient algorithms based on this understanding.This document is divided in two main parts. The first one is on the local optima network which is a new model of fitness landscapes for the single-objective optimization. New properties of optimization problems are shown, as well as the prediction capacities of performance based on the estimation of these features. The second one is on the multi-objective optimization. The properties of such fitness landscapes are defined, and precisely analyzed with respect to algorithms performance. New multi-objective optimization methods are also proposed. Finally, this document concludes with broad perspectives for the research domain of fitness landscapes and more generally in the field of stochastic optimization.; Ce mémoire présente quelques-unes de mes activités de recherche que j'ai conduites depuis 2006 en tant que maître de conférences à l'Université Nice Sophia Antipolis puis à l'Université du Littoral Côte d'Opale. La synthèse des travaux présentés s'inscrit dans le domaine de l'optimisation mono-objective et multiobjective de problèmes combinatoires par des algorithmes stochastiques du type métaheuristique (algorithmes évolutionnaires, recherches locales, etc.). En particulier, mes travaux portent sur le modèle des paysages de fitness, modèle issu des sciences de la complexité, qui permet étudier la dynamique des algorithmes d'optimisation. La principale motivation de ces travaux est de comprendre la relation entre un algorithme d'optimisation et le problème à résoudre afin d'en expliquer et d'en prédire les performances et de concevoir de nouveaux algorithmes plus efficaces à partir de cette compréhension. Ce manuscrit se compose en deux parties principales. L'une porte sur le réseau des optima locaux qui est un nouveau modèle pour les paysages de fitness en optimisation mono-objective. De nouvelles propriétés des problèmes d'optimisation sont montrées, ainsi que les capacités de prédiction de performance à partir de l'estimation de ces propriétés. L'autre partie porte sur l'optimisation multiobjective. Les propriétés des paysages de fitness sont définies et précisément analysées en rapport avec les performances des algorithmes. De nouvelles méthodes d'optimisation multiobjective sont également proposées. Enfin, ce mémoire se termine par des perspectives pour le domaine des paysages de fitness et plus généralement en optimisation stochastique.

Our thesis work focuses on agent-based modeling and simulation of complex systems, applied to the spread of schistosomiasis. Specially, we were interested in the spatial and social aspects of the spread of the disease, using an agent-based coupling approach of models.Indeed, we initially studied the mathematical modeling of schistosomiasis and the complexity of its propagation, which allowed us to identify two epidemiological dynamics (spatial and social dynamics) underlying the spread of schistosomiasis for which mathematical models have limits. This problematic led us to study separately these two dynamics and propose an agent-based model for each. These two agent-based models, representing two complementary dynamics of a system, were implemented according different formalisms and different platforms: one model on GAMA (an agent-based simulation platform); and another on JASON (a programming platform of BDI agents). The GAMA model implements the behavioral aspect (for the spatial dynamic) that focuses on individuals reactivity with regards to the physical environment, and the monitoring of the infection. The JASON model implements the decisional aspect (for the social dynamic) that introduces the cognitive and mental dimension of individuals, ensuring their decision and selection capacities which are determined by their social, cultural and economic environment. To ensure the composition of the two models, we proposed an agent-based coupling solution (co-simulation) of the two platforms (GAMA and JASON). We finally experienced the model with a case of dynamic spread of the disease in Niamey (Niger) for which data were available.; Nos travaux de thèse portent sur la modélisation et la simulation à base d'agents de systèmes complexes, appliquées au phénomène de propagation de la Schistosomose. Plus particulièrement, nous nous sommes intéressés aux aspects spatiaux et sociaux de la propagation de cette maladie, en utilisant une approche de couplage de modèles à base d'agents. En effet, nous avons initialement étudié la modélisation mathématique de la Schistosomose et la complexité du phénomène de sa propagation. Ce qui nous a permis d'identifier deux dynamiques épidémiologiques (dynamiques spatiale et sociale) sous-jacentes à la propagation de la Schistosomose pour lesquelles, les modèles mathématiques présentent des limites. Cette problématique nous a poussés à étudier isolément ces deux dynamiques et à proposer un modèle multi-agents pour chacune d'elles. Ces deux modèles à base d'agents, représentant deux dynamiques complémentaires d'un même système, ont été implémentés selon des formalismes et des plateformes différentes : un modèle dans GAMA, une plateforme de simulation à base d'agents ; et un autre dans JASON, une plateforme de programmation d'agents BDI (Belief, Desire, Intention). Le modèle GAMA implémente l'aspect comportemental (pour la dynamique spatiale) qui se penche sur la réactivité des individus face à l'environnement physique et le suivi de l'infection. Le modèle JASON implémente l'aspect décisionnel (pour la dynamique sociale) qui introduit la dimension cognitive et mentale des individus en assurant leur capacité de décision et de sélection qui sont déterminées par leur environnement social, culturel, économique, etc. Pour assurer la composition des deux modèles, nous avons proposé une solution de couplage (par Co-simulations) des deux plateformes GAMA et JASON. Nous avons finalement expérimenté le modèle avec un cas de dynamique de propagation de la maladie à Niamey (au Niger) pour lequel les données étaient accessibles.

A logistic system is an essential component of a spatial system. Actors are organised around infrastructures in order to move different kinds of flow (of goods, of information, or financial) over a territory. The logistic organisation comes from an auto-organised and distributed process from the actors. This works aims to understand, at different scales, how autonomous and heterogeneous actors (according to their goals and methods to take decisions) are collectively organised around infrastructures to manage different kinds of flow, and despite numerous constraints (temporal, spatial,...). We propose an agent-based model which allows to simulate the processes to create and organise logistic flow over a territory. The model describes an interface between international and urban flow in order to understand how the port and urban dynamics work together. The model integrates a structural and organisational dynamics thanks to dynamic graphs in order to represent the evolution of this kind of system. Thus, the agents can adapt themselves to system's perturbations as in the reality.; Un système logistique est une composante essentielle d'un système spatial dans lequel les acteurs s'organisent autour d'infrastructures pour faire circuler des flux (de marchandises, d'information et financier) sur un territoire. L'organisation logistique globale résulte d'un processus auto-organisé et distribué de la part des acteurs. Ce travail vise à comprendre, à de multiples échelles, comment des acteurs autonomes et très hétérogènes (dans leurs modes de fonctionnements et dans leurs objectifs), s'organisent collectivement autour des infrastructures à leurs dispositions pour gérer des flux soumis à un ensemble de contraintes (temporelles, spatiales,...). On propose ici un modèle orienté agent permettant de simuler les processus de création et d'organisation des flux liés à la logistique sur un territoire. Le modèle prévoit de décrire l'interface entre les flux internationaux et les flux urbains afin de comprendre comment les dynamiques portuaires et urbaines cohabitent au sein du système. Le modèle intègre une dynamique structurelle et organisationnelle grâce aux graphes dynamiques afin de représenter l'évolution du système. Le modèle permet ainsi aux agents de s'adapter, comme dans la réalité, à des perturbations du système.

International audience; Introduction: The durability of telehealth projects is too often questioned by the lack of prior development of sustainable business models allowing the finding of the equilibrium of the funding for the deployment and for the operational phases. The existing medico-economic and multidisciplinary methods do not address this problem; hence a new one is needed.Materials and Methods: The complex system design tools used in the field of Industrial Engineering are used as a base for this new method. The holistic approach adopted represents an opportunity to develop sustainable business models taking into account needs and viewpoints of each stakeholder of a telehealth project.Results: The proposed method aims at creating various scenarios of business models and offering a clear vision on how the proposed changes will impact each of the stakeholders involved as well as the overall system. An example of how this can be applied is detailed.Discussion and Conclusions: The presented method allows the design of economic value sharing scenarios between all the stakeholders of a telehealth project. Its application to a particular one can act as a basis for discussions during negotiations between stakeholders. It can also support the assessment of the overall project’s sustainability.; Introduction : La pérennité des projets de télémédecine est trop souvent remise en cause par l'absence de développement préalable de modèles économiques durables qui permettraient d'élaborer de nouvelles organisations à même d'équilibrer le financement de leur déploiement et de leur fonctionnement. Les méthodes d'évaluation médico-économiques et les méthodes multicritères existantes ne permettant pas de répondre à cette problématique, une nouvelle méthode est donc nécessaire. Matériels et Méthodes : Les outils d’analyse des systèmes complexes utilisés dans le domaine du Génie Industriel sont mobilisés pour créer cette méthode. La perspective holiste adoptée est l’occasion d’élaborer des modèles économiques plus durables pour chacun des acteurs d’un projet de télémédecine.Résultats : La méthode proposée permet de créer des scenarii variés de modèles économiques et offre une vision précise de ce que l’évolution projetée aura comme impact sur chacun des acteurs impliqués et sur le système. Un exemple d’application est détaillé.Discussion et Conclusions : La méthode présentée permet de concevoir des scenarii de partage de la valeur économique entre les acteurs d'un projet de télémédecine. Son application à un projet particulier permet de servir de support de discussion lors des négociations

A logistic system is an essential component of a spatial system. Actors are organised around infrastructures in order to move different kinds of flow (of goods, of information, or financial) over a territory. The logistic organisation comes from an auto-organised and distributed process from the actors. This works aims to understand, at different scales, how autonomous and heterogeneous actors (according to their goals and methods to take decisions) are collectively organised around infrastructures to manage different kinds of flow, and despite numerous constraints (temporal, spatial,...). We propose an agent-based model which allows to simulate the processes to create and organise logistic flow over a territory. The model describes an interface between international and urban flow in order to understand how the port and urban dynamics work together. The model integrates a structural and organisational dynamics thanks to dynamic graphs in order to represent the evolution of this kind of system. Thus, the agents can adapt themselves to system's perturbations as in the reality., Un système logistique est une composante essentielle d'un système spatial dans lequel les acteurs s'organisent autour d'infrastructures pour faire circuler des flux (de marchandises, d'information et financier) sur un territoire. L'organisation logistique globale résulte d'un processus auto-organisé et distribué de la part des acteurs. Ce travail vise à comprendre, à de multiples échelles, comment des acteurs autonomes et très hétérogènes (dans leurs modes de fonctionnements et dans leurs objectifs), s'organisent collectivement autour des infrastructures à leurs dispositions pour gérer des flux soumis à un ensemble de contraintes (temporelles, spatiales,...). On propose ici un modèle orienté agent permettant de simuler les processus de création et d'organisation des flux liés à la logistique sur un territoire. Le modèle prévoit de décrire l'interface entre les flux internationaux et les flux urbains afin de comprendre comment les dynamiques portuaires et urbaines cohabitent au sein du système. Le modèle intègre une dynamique structurelle et organisationnelle grâce aux graphes dynamiques afin de représenter l'évolution du système. Le modèle permet ainsi aux agents de s'adapter, comme dans la réalité, à des perturbations du système.

This manuscript presents some of my research activities I have conducted as assistant researcher ("maitre de conférences") at the university Nice Sophia Antipolis and at the university Littoral Côte d'Opale since 2006. The synthesis of the presented works is in the field of single- and multi-objective combinatorial optimization using stochastic algorithms (metaheuristics such as evolutionary algorithms, local search algorithms, etc.). In particular, my research work focuses on the model of fitness landscapes, originally designed in the field of complex systems theory, which allows to study the dynamics of optimization algorithms. The main motivation of this work is to understand the relationship between an optimization algorithm and the problem to solve in order to explain and to predict the algorithms performance, and to design new more efficient algorithms based on this understanding.This document is divided in two main parts. The first one is on the local optima network which is a new model of fitness landscapes for the single-objective optimization. New properties of optimization problems are shown, as well as the prediction capacities of performance based on the estimation of these features. The second one is on the multi-objective optimization. The properties of such fitness landscapes are defined, and precisely analyzed with respect to algorithms performance. New multi-objective optimization methods are also proposed. Finally, this document concludes with broad perspectives for the research domain of fitness landscapes and more generally in the field of stochastic optimization., Ce mémoire présente quelques-unes de mes activités de recherche que j'ai conduites depuis 2006 en tant que maître de conférences à l'Université Nice Sophia Antipolis puis à l'Université du Littoral Côte d'Opale. La synthèse des travaux présentés s'inscrit dans le domaine de l'optimisation mono-objective et multiobjective de problèmes combinatoires par des algorithmes stochastiques du type métaheuristique (algorithmes évolutionnaires, recherches locales, etc.). En particulier, mes travaux portent sur le modèle des paysages de fitness, modèle issu des sciences de la complexité, qui permet étudier la dynamique des algorithmes d'optimisation. La principale motivation de ces travaux est de comprendre la relation entre un algorithme d'optimisation et le problème à résoudre afin d'en expliquer et d'en prédire les performances et de concevoir de nouveaux algorithmes plus efficaces à partir de cette compréhension. Ce manuscrit se compose en deux parties principales. L'une porte sur le réseau des optima locaux qui est un nouveau modèle pour les paysages de fitness en optimisation mono-objective. De nouvelles propriétés des problèmes d'optimisation sont montrées, ainsi que les capacités de prédiction de performance à partir de l'estimation de ces propriétés. L'autre partie porte sur l'optimisation multiobjective. Les propriétés des paysages de fitness sont définies et précisément analysées en rapport avec les performances des algorithmes. De nouvelles méthodes d'optimisation multiobjective sont également proposées. Enfin, ce mémoire se termine par des perspectives pour le domaine des paysages de fitness et plus généralement en optimisation stochastique.

A number of works based on wireless sensor networks are interested in the energy management of these sensors. This energy is in fact a critical factor in the operation of these networks. Proper construction of sensor clusters is a great way to minimize the consumption of this energy. The problems related to these networks and often lies in their lifetime but also in the need to maintain connectivity between all transducers. These two aspects are closely linked. In this thesis, we focused on these two aspects in the context of static sensor networks but also of mobile sensors.We propose, as a _rst step, a hybrid algorithm for setting up clusters and the management of theseclusters. The uniqueness of this solution lies in the establishment of geographic areas for designation fcluster heads but also in transmission, in the exchanged messages, the amount of remaining energy on the sensors. Thus, the sensor data will designate the cluster heads and their successors will determine the thresholds for other sensors and for their operation. The algorithm is tested through many simulations. The second part of the work is to adapt our _rst algorithm for mobile sensor networks. We a_ect the trajectory of sensors to maintain connectivity and reduce energy consumption. For this, we are guided echo-location practiced by bats. We're interested in changing and dynamic topology in sensor networks. We analyzed the loss of energy as a function of the distance and the power transmission between the nodes and the head cluster. We also evaluate our algorithm on sensors that have a random move. We apply these algorithms to a _eet of surveillance drones simulation.; Un certain nombre de travaux basés sur les réseaux de capteurs sans fil s'intéressent à la gestion de l'énergie de ces capteurs. Cette énergie est, de fait, un facteur critique dans le fonctionnement de ces réseaux. Une construction adéquate des clusters de capteurs est un très bon moyen pour minimiser la consommation de cette énergie. La problématique liée à ces réseaux réside ainsi souvent dans leur durée de vie mais aussi dans le nécessaire maintien de la connectivité entre tous les capteurs. Ces deux aspects sont étroitement liés. Dans cette thèse, nous nous sommes focalisés sur ces deux volets, dans le contexte de réseaux de capteurs statiques mais aussi celui de capteurs mobiles.Nous proposons, dans un premier temps, un algorithme hybride pour la mise en place des clusters et la gestions de ces clusters. L'originalité de cette solution réside dans la mise en place de zones géographiques de désignation des cluster heads mais aussi dans la transmission, dans les messages échangés, de la quantité d'énergie restante sur les capteurs. Ainsi, les données sur les capteurs permettront de désigner les cluster heads et leurs successeurs qui détermineront les seuils pour les autres capteurs et pour leur fonctionnement. L'algorithme est testé à travers de nombreuses simulations. La seconde partie du travail consiste à adapter notre premier algorithme pour les réseaux de capteurs mobiles. Nous in_uons sur la trajectoire des capteurs pour maintenir la connectivité et limiter la consommation d'énergie. Pour cela, nous nous inspirons de l'écho-localisation pratiquée par les chauvessouris. Nous nous sommes donc intéressés à la topologie changeante et dynamique dans les réseaux de capteurs. Nous avons analysé la perte d'énergie en fonction de la distance et de la puissance de transmission entre les n÷uds et le cluster head. Nous évaluons également notre algorithme sur des capteurs qui ont un déplacement aléatoire. Nous appliquons ces algorithmes à une simulation de _otte de drones de surveillance.

This thesis is focused on the study of complex systems through a modeling and simulation (M&S) process. Most questions about such systems requiere to take simultaneously account of several points of view. Phenomena evolving at different (temporal and spatial) scales and at different levels of resolution (from micro to macro) have to be considered. Moreover, several expert skills belonging to different scientific fields are needed. The challenges are then to reconcile these heterogeneous points of view, and to integrate each domain tools (formalisms and simulation software) within the rigorous framework of the M&S process. In order to solve these issues, we mobilise notions from multi-level modeling, hybrid modeling, parallel simulation and software engineering. Regarding these fields, we study the complementarity of the AA4MM approach and the DEVS formalism into the scope of the model-driven engineering (MDE) approach. Our contribution is twofold. We propose the operational specifications of the MECSYCO co-simulation middleware enabling the parallel simulation of complex systems models in a rigorous and decentralized way. We also define an MDE approach enabling the non-ambiguous description of complex systems models and their automatic implementation in MECSYCO. We show the properties of our approach with several proofs of concept.; Ce travail de thèse porte sur l'étude des systèmes complexes par une démarche de modélisation et simulation (M&S). La plupart des questionnements sur ces systèmes nécessitent de prendre en compte plusieurs points de vue simultanément. Il faut alors considérer des phénomènes évoluant à des échelles (temporelles et spatiales) et des niveaux de résolutions (de microscopique à macroscopique) différents. De plus, l'expertise nécessaire pour décrire le système vient en général de plusieurs domaines scientifiques. Les défis sont alors de concilier ces points de vues hétérogènes, et d'intégrer l'existant de chaque domaine (formalismes et logiciels de simulation) tout en restant dans le cadre rigoureux de la démarche de M&S. Pour répondre à ces défis, nous mobilisons à la fois des notions de modélisation multi-niveau (intégration de représentations micro/macro), de modélisation hybride (intégration de formalismes discrets/continus), de simulation parallèle, et d'ingénierie logicielle (interopérabilité logiciel, et ingénierie dirigée par les modèles). Nous nous inscrivons dans la continuité des travaux de M&S existants autour de l'approche AA4MM et du formalisme DEVS. Nous étudions en effet dans cette thèse en quoi ces approches sont complémentaires et permettent, une fois combinées dans une démarche d'Ingénierie Dirigée par les Modèles (IDM), de répondre aux défis de la M&S des systèmes complexes. Notre contribution est double. Nous proposons d'une part les spécifications opérationnelles de l'intergiciel de co-simulation MECSYCO permettant de simuler en parallèle un modèle de manière rigoureuse et complètement décentralisée. D'autre part, nous proposons une approche d'IDM permettant de décrire de manière non-ambiguë des modèles, puis de systématiser leur implémentation dans MECSYCO. Nous évaluons les propriétés de notre approche à travers plusieurs preuves de concept portant sur la M&S du trafic autoroutier et sur la résolution numérique d'un système d'équations différentielles.

This thesis is focused on the study of complex systems through a modeling and simulation (M&S) process. Most questions about such systems requiere to take simultaneously account of several points of view. Phenomena evolving at different (temporal and spatial) scales and at different levels of resolution (from micro to macro) have to be considered. Moreover, several expert skills belonging to different scientific fields are needed. The challenges are then to reconcile these heterogeneous points of view, and to integrate each domain tools (formalisms and simulation software) within the rigorous framework of the M&S process. In order to solve these issues, we mobilise notions from multi-level modeling, hybrid modeling, parallel simulation and software engineering. Regarding these fields, we study the complementarity of the AA4MM approach and the DEVS formalism into the scope of the model-driven engineering (MDE) approach. Our contribution is twofold. We propose the operational specifications of the MECSYCO co-simulation middleware enabling the parallel simulation of complex systems models in a rigorous and decentralized way. We also define an MDE approach enabling the non-ambiguous description of complex systems models and their automatic implementation in MECSYCO. We show the properties of our approach with several proofs of concept.; Ce travail de thèse porte sur l'étude des systèmes complexes par une démarche de modélisation et simulation (M&S). La plupart des questionnements sur ces systèmes nécessitent de prendre en compte plusieurs points de vue simultanément. Il faut alors considérer des phénomènes évoluant à des échelles (temporelles et spatiales) et des niveaux de résolutions (de microscopique à macroscopique) différents. De plus, l'expertise nécessaire pour décrire le système vient en général de plusieurs domaines scientifiques. Les défis sont alors de concilier ces points de vues hétérogènes, et d'intégrer l'existant de chaque domaine (formalismes et logiciels de simulation) tout en restant dans le cadre rigoureux de la démarche de M&S. Pour répondre à ces défis, nous mobilisons à la fois des notions de modélisation multi-niveau (intégration de représentations micro/macro), de modélisation hybride (intégration de formalismes discrets/continus), de simulation parallèle, et d'ingénierie logicielle (interopérabilité logiciel, et ingénierie dirigée par les modèles). Nous nous inscrivons dans la continuité des travaux de M&S existants autour de l'approche AA4MM et du formalisme DEVS. Nous étudions en effet dans cette thèse en quoi ces approches sont complémentaires et permettent, une fois combinées dans une démarche d'Ingénierie Dirigée par les Modèles (IDM), de répondre aux défis de la M&S des systèmes complexes. Notre contribution est double. Nous proposons d'une part les spécifications opérationnelles de l'intergiciel de co-simulation MECSYCO permettant de simuler en parallèle un modèle de manière rigoureuse et complètement décentralisée. D'autre part, nous proposons une approche d'IDM permettant de décrire de manière non-ambiguë des modèles, puis de systématiser leur implémentation dans MECSYCO. Nous évaluons les propriétés de notre approche à travers plusieurs preuves de concept portant sur la M&S du trafic autoroutier et sur la résolution numérique d'un système d'équations différentielles.

With the development of electric vehicles, the recovery of lithium-ion batteries (LIB) arises for various reasons. However, a structured recovery network does not exist today. Our academic work aims to study this latter. The LIBs recovery network is defined as a socio-technical complex emerging system. Our problematic is then to study it from a technical-economic, organizational and prospective perspective, taking into account the different complexities. This problematic raises three research questions: How to model the LIBs recovery network as a complex organizational emerging system? How to foresight on the LIBs recovery network? How to analyze the LIBs recovery network governance?To model the LIBs recovery network, we apply with combination three systemic modeling methods: SCOS'M (Systemics for Complex Organisational Systems' Modelling), cognitive mapping and system dynamics. The modeling aims to characterize the recovery network (stakeholders, subsystems ...), understand its dynamics and identify the key variables in these dynamics. This model is the basis for the following research questions.To Foresight on the LIBs recovery network, we recommend the use of scenarios. These are defined using the SRI matrix (Stranford Research Institute), exploiting the key variables. Foresight is permitted by simulating the system dynamics model with different scenarios to analyze the technical-economic aspects. For the study of the LIBs recovery network governance, the scope was restricted to the repurposing activity. In this case, the study of the governance comes down to analyzing the combinations (2nd life application, stakeholder). A decision aid methodology has been developed for this purpose. In general, this thesis identified the questions that arise when considering the recovery of LIBs. Through our modeling, we have established a useful basis for decision aid. We answered some questions (technical-economic and organizational aspects) and paved the way for others (logistical and environmental aspects).; Avec le développement des véhicules électriques, la question de la valorisation des batteries lithium-ion (BLI) se pose pour diverses raisons. Pourtant, une filière de valorisation structurée n’existe pas aujourd’hui. Notre travail académique a pour objet l’étude de cette dernière. La filière de valorisation des BLIs est définie comme un système sociotechnique, complexe en émergence. Notre problématique consiste alors à l’étudier d’un point de vue technico-économique, organisationnel et prospectif et ce en tenant compte des différentes complexités. Cette problématique soulève trois questions de recherche : Comment modéliser la filière de valorisation des BLIs comme un système organisationnel complexe en émergence ? Comment faire de la prospective sur la filière de valorisation des BLIs ? Comment analyser la gouvernance de la filière de valorisation des BLIs ?Pour modéliser la filière de valorisation des BLIs, nous mettons en œuvre d’une manière combinée trois méthodes de modélisation systémiques : SCOS’M (Systemics for Complex Organisational Systems’ Modelling), la cartographie cognitive et la dynamique des systèmes. La modélisation a pour objectif la caractérisation de la filière (parties prenantes, sous-systèmes …), la compréhension de ses dynamiques d’évolution et l’identification des variables clés dans ces dynamiques. Cette modélisation est une base pour la suite.Pour faire de la prospective sur la filière de valorisation des BLIs, nous préconisons l’utilisation des scénarios. Ces derniers sont définis à l’aide de la matrice SRI (Stranford Research Institute), en exploitant les variables clés qui interviennent dans les dynamiques d’évolution de la filière. La prospective est permise en simulant le modèle dynamique des systèmes avec différents scénarios, afin d’analyser les aspects technico-économiques. Pour l’étude de la gouvernance de la filière de valorisation des BLIs, le périmètre a été restreint à l’activité de reconditionnement. Dans ce cas, l’étude de la gouvernance revient à analyser des combinaisons de répartition (application 2nde vie, partie prenante). Une méthodologie d’aide à la décision a été développée pour cette fin. D’une manière générale, cette thèse a identifié les enjeux et questions qui se posent lors de l’étude de la valorisation des batteries lithium-ion des véhicules électriques. A travers notre modélisation, nous avons établi une base d’analyse utile à l’aide à la décision. Nous avons répondu à certaines questions (aspects technico-économiques et organisationnels) et ouvert la voie pour d’autres (aspects logistiques et environnementaux).

International audience; Whether in big cities or motorways, road traffic is a complex system which can be very unstable. For instance a little perturbation can lead to a traffic-crippling congestion. To avoid such situations, researchers attempt to model traffic in order to prevent congestions and optimize traffic flow. Traffic is also continually monitored by operators in traffic control rooms. While most of these control rooms use a large display to have a global view of the situation, the operators and researchers use personal computers to perform interventions on the road network, without the possibility to see the potential impact of their actions. In this paper, we propose an interactive system to monitor traffic on a Wall-Displays: this system provides visualization and interaction techniques to first perform actions on the traffic settings, but it also combines the use of traffic modeling, so as to help visualize the potential impact, global or local, of these actions.; Dans les grandes villes ou sur les autoroutes, le trafic routier est un système complexe qui peut être très instable. La moindre perturbation peut se transformer en embouteillage qui va ensuite paralyser le réseau. Pour éviter cela, des chercheurs travaillent sur la modélisation et l'optimisation du trafic routier. De plus, le trafic est surveillé en continu dans des centres de contrôle. Bien que la plupart de ces salles disposent d'un grand écran dans le but d'avoir une vue globale de la situation, les opérateurs agissent sur le réseau depuis leurs postes de travail personnels, sans la possibilité de voir les résultats potentiels de leurs interventions. Nous présentons un système interactif pour surveiller le réseau routier sur un mur d'écrans. Ce système fournit des techniques de visualisation et d'interaction qui permettent d'agir sur les paramètres du trafic, et de visualiser, grâce à des simulations, l'impact potentiel, global ou local, de ces actions.

Cities can be seen as the epitome of complex systems. They arise from a set of interactions and components so diverse that is almost impossible to describe them exhaustively. Amid this diversity, we chose an object which orchestrates the development and use of an urban area : the road network. Following the established work on space syntax, we represent road networks as graphs. From this symbolic representation we can build a geographical object called the way. The way is defined by local rules independently from the direction in which the network is read. This complex object, and several indicators leaned upon it, allows us to carry out deep analysis of spatial networks, independent from their borders.With this methodology, we demonstrate how different road graphs, from various places in the world, show similar properties. We show how such analysis, based on the topological and topographical properties of their road networks, allows us to trace back some aspects of the historical and geographical contexts of city formation. We define a model of temporal differentiation, where the structural changes through time in the network are highlighted.This methodology was thought to be generic so it can be used with several kinds of spatial networks, opening the panel of research applications and future work.; La ville est un parfait exemple de système complexe. Elle regroupe une telle diversité de composants et d’interactions qu’il est impossible d’en faire une description exhaustive. Parmi sa pluralité, nous choisissons un élément qui structure son développement et son usage : le réseau de ses rues. Suivant la piste initiée par les travaux en syntaxe spatiale, nous traduisons ce réseau sous forme de graphe. À partir de cette représentation, nous construisons un objet, la voie, par des règles locales, indépendantes du sens de lecture du réseau. Cet objet, sur lequel s'appuie le développement de plusieurs indicateurs, permet une étude approfondie des graphes spatiaux, indépendamment de l’emprise choisie.L’application de cette méthodologie nous permet de mettre en évidence les propriétés particulières partagées par des graphes viaires de différents continents. Nous montrons ainsi comment l’analyse de villes, à travers les propriétés topologiques et topographiques de leurs réseaux viaires, permet de retrouver une partie des contextes historiques et géographiques de leur construction. Dans une approche diachronique, nous détaillons la construction d'une méthodologie de différentiation temporelle. Celle-ci nous permet d'apprécier l'impact structurel des modifications opérées sur un graphe viaire.La méthodologie développée a été conçue pour pouvoir être appliquée à n'importe quel type de réseau spatial, permettant ainsi d'ouvrir ce travail vers de nombreuses pistes de recherches.

Cet article présente MAGéo (Modélisation Agent Géographique), une plateforme de simulation multi-agent dédiée aux problématiques spatialisées et multiniveau, suffisamment visuelle et intuitive pour être accessible aux utilisateurs sans expérience en programmation informatique. La plateforme MAGéo intègre en un seul outil toutes les phases du cycle de vie d’un modèle, de la conception à la réalisation et jusqu’à la simulation dans l’espace et le temps permettant la validation. Ce cycle est réitérable dans une spirale de complexification progressive. Chaque modèle est conçu sous forme graphique à travers son modèle conceptuel (ou ontologie) et le modélisateur construit une interface graphique de pilotage et d’observation propre à chaque modèle. Ces constructions se font sous forme graphique, à l’aide de boîtes et de relations à organiser et à paramétrer. L’ontologie du modèle repose sur le méta-modèle AOC qui intègre les entités Agent, Organisation, Comportement et qui permet de décrire des modèles complexes et multiniveau. Le modèle dynamique est exécuté dans l’interface de simulation à l’aide de différents objets graphiques de paramétrage du modèle, tels que curseurs, boutons, boites de saisie, ainsi que des cartes et des graphiques pour ses sorties. L’ensemble de ces éléments font de MAGéo un logiciel de géosimulation idéal aussi bien pour l’apprentissage des systèmes complexes spatialisés et de leur modélisation, dans le cadre d’activités d’enseignement et de séminaires de formation par exemple, que pour les activités de recherche en SHS. MAGéo permet d’imaginer une gamme très importante de modèles dynamiques et répond donc aux besoins des modèles les plus exigeants. Enfin la rapidité et la transparence dans laquelle sont construits des modèles font également de MAGéo un outil de construction de prototypes de modèles de complexité croissante très utile dans les projets pluridisciplinaires. This paper presents MAGeo (Modeling Agent in Geography), a user-friendly agent-based simulation tool dedicated to spatialized and multilevel researches. Model development with MAGeo does not require any particular programming skills. The conceptual model is realized through graphical objects, such as boxes and links to organize them. Model's ontology is based on the following three entities: Agent - Organization - Behavior that allow the building of multilevel model. The modeler has access to the simulation window in order to develop its model's dynamic. Simulation model is built using cursors and other graphical tools to parametrize the model, as well as maps and graphs to explore the model's behavior. MAGeo is readily accessible to social scientists which aim to develop spatialized and complex models but don’t possess programming skill. Because learning MAGeo and developing model is not time-consuming, MAGeo is also well designed for teaching complex system. Finally, its graphical approach produces perfect systemic and multilevel graphics for communication in multidisciplinary teams.

Current technological systems include a societal component due to the impact of users.These complex systems contain numerous sub-systems which actors have conflicting evenantagonist objectives.Considered as the evolution of the current Power Grid, the Smart Grid is a perfectexample of complex system. This term refers to an electrical optimized network integratingthe behavior and actions of users (generators, consumers, consumactors, etc.).These Power Grid’s upgrades aim to improve quality and security, to reduce environmentalimpact. But current simulations are done on a specific technology and with alimited evolution.Challenges of Smart Grid are related firstly to the heterogeneity of actors with differentinterests and secondly to a spatial and temporal multiscale complexity. Smart Gridactors are in a competitive access to a shared resource. For example, consumers expressenergy requirements with minimal cost while producers have to manage consumption,peaks and to maximize their profits. Dynamics behaviors and relations between entitiesare difficult to model. External and internal pressures as energy pricing, energy losses orthe erratic production of renewable energies influence on the structure, the organizationand the behavior of the subsystems and the overall system. Moreover, a bad managementcauses various structural problems like brownout, blackout, or partial failures.We propose an integrative model to solve the Smart Grid: each component of ourmodel allows to consider one aspect of the grid and it is their intricacy that achieves anefficient modeling. Relations between entities take into account the complex dynamicsand an overall supervisor allows network monitoring to detect critical thresholds or toplan consumption schemes. However, the model is impossible to apprehend like this anddifferent scenarios test the influence of parameters, calibrate algorithms and adjust globaland local monitoring for a specific case. We also propose some theories to enhance thestructural model, to integrate dynamic pricing or to help to calibrate by a mathematicalapproach of the global problem, Les systèmes technologiques actuels comprennent une composante sociétale due àl’impact des utilisateurs. Ces systèmes, dits complexes, comportent des sous-systèmesdont les acteurs ont des objectifs divergents voire antagoniques.Considéré comme une évolution du réseau énergétique actuel, le Smart Grid est unparfait exemple de système complexe. Ce terme désigne en particulier un réseau électriqueoptimisé intégrant le comportement et les actions des utilisateurs (producteurs,consommateurs, consommacteurs, etc.). L’étude de la dynamique du système a pourobjectif d’améliorer sa qualité et sa sécurité et de réduire son impact environnemental.Cependant, les simulations de Smart Grid actuelles sont généralement basées sur destechnologies spécifiques, limitant l’évolution du modèle proposé.Les défis liés au Smart Grid sont l’hétérogénéité des actions et de leurs intérêts divergeant,et une complexité à toute échelle, que ce soit spatiale ou temporelle. En effet, lesentités du Smart Grid sont en compétition pour l’obtention de la ressource commune.Par exemple, les consommateurs ont des besoins énergétiques à un cout minimal tandisque les producteurs doivent contrôler la consommation, les pics de demande tout enmaximisant leur profit. Les comportements et les relations entre les entités sont doncdifficiles à modéliser. Des pressions externes et internes comme la dynamique des prix oules productions erratiques des énergies renouvelables ont une influence sur la structure,l’organisation et le comportement des sous-systèmes et donc du système global. De plus,une mauvaise gestion peut provoquer de nombreuses défaillances du système telles quedes brownouts, des blackouts ou des ruptures de lignes du réseau.Nous proposons une modélisation intégrative pour aborder le concept de Smart Grid :chaque composante de notre modélisation prend en compte un aspect de ce dernier et leurintrication mène à une modélisation efficace à toute échelle. Les relations entre entitésprennent en compte le caractère dynamique et un superviseur global surveille le réseaupour détecter les seuils critiques ou pour planifier les schémas de consommation future.Cependant, le modèle est impossible à appréhender tel quel et de nombreux scénariostesteront l’influence des divers paramètres, calibreront les algorithmes et ajusteront lagestion locale et globale pour une configuration donnée. Nous proposerons de nouvellesthéories pour améliorer ce modèle au niveau de la structure, de la dynamique des prixou une approche mathématique dans le but de rendre le modèle le plus efficace possible

During my doctoral research, I identified new ways of thinking about complexity in organizations. This involved embracing the capacity of complex systems to find their own form of order and coherence, often referred to as self-organization, and then asking the question, “What can organizational leaders do to create the systems and structures that would facilitate emergent change?” Emergent change comes from within and through the active members of a system and not according to some external prompting or design. This results in the sort of change capacity that enables an organization to be agile and resilient through a high level of employee engagement. The question was answered by identifying and validating organizational-specific factors that facilitate emergent change.

International audience; Multi agent based simulations (MABS) have been successfully exploited to model complex systems in different areas. Nevertheless a pitfall of MABS is that their complexity increases with the number of agents and the number of different types of behaviours considered in the model. For average and large systems it is impossible to validate the trajectories of singleagents in a simulation. The classical validation approaches, where only global indicators are evaluated, are too simplistic to give enough confidence on the simulation’s model. It is then necessary to introduce intermediate levels of validation. In this paper we propose the use of data clustering and automated characterization of clusters in order to build, describe and follow the evolution of groups of agents in simulations. The description of clusters is used to generate profiles of agents that are reintroduced in simulations in order to study the stability of the descriptions and structures of clusters over several simulations and decide their capability to describe the modelled phenomena. These tools provides the modeller with an intermediate point of view on the evolution of the model. They are flexible enough to be applied both offline and online, and we illustrate it with both a NetLogo and a CSV-simulation log example.; Les simulations à base d'agents (MABS) ont été utilisées avec succès pour modéliser des systèmes complexes dans de nombreux domaines. Néanmoins, un problème des MABS est que leur complexité augmente avec le nombre d'agents et de types de comportements différents considérés dans les modèles. Pour des systèmes de taille moyenne à grande, il est impossible de valider, voire même d'observer simplement les trajectoires des agents individuels lors d'une simulation. Les approches de validation classiques, où seuls des indicateurs globaux sont calculés, sont trop simplistes pour permettre d'évaluer le modèle de simulation avec un degré de confiance suffisant. Il est alors nécessaire d'introduire des niveaux intermédiaires de validation et d'observation. Dans cet article, nous proposons l'utilisation de la classification automatique de données (clustering) combinée à la caractérisation automatisée de clusters pour construire, décrire et suivre l'évolution de groupes d'agents en simulation. La description de clusters est utilisée pour générer des profils d'agents qui sont réintroduits dans les simulations avec l'objectif d'étudier la stabilité des descriptions et des structures des clusters sur plusieurs simulations et de décider de leur capacité à décrire les phénomènes modélisés. Ces outils permettent au modélisateur d'avoir un point de vue intermédiaire sur l'évolution du modèle. Ils sont suffisamment flexibles pour être appliqués à la fois hors ligne et en ligne comme le montrent les analyses réalisées à la fois sur des simulations Netlogo et sur des logs de simulations.

International audience; These last years have seen the multiplication of plat- forms dedicated to the conception and simulation of agent-based models for studying complex systems. If these platforms allowed to democratize this modeling approach, they are often complex to use by non-computer scientists as most of them require to define models by writing numerous code lines. In this paper, we present GAMAGraM, a new graphical modeling plug-in integrated into the GAMA platform. This plug-in allows users to define models from a graphical interface. Defining a model with the GAMAGraM plu- gin means first defining the structure of the model by a conceptual entity-relationship diagram, then defining the properties of entities through dedicated dialog boxes. The graphical editor provides auto- compilation tools allowing to ease the work of the modelers.

This work is in two parts. The first one describes the Seine axis territory : how do flows of goods start ? How do actors of different natures organize themselves and communicate between them ? What are the logistics buildings and their functions ? What are the paths of these flows of goods ? The answers to these questions allow us to establish a knowledge base which help us to model, in the second part, the environment seen as a complex system. We use the graph theory in order to represent the physical network of the territory and the agent-based model to describe the actors' network. This concept allows a communication between these two representations in order to add retro-actions mechanisms., Ce travail s'articule en deux parties. La première décrit le territoire de l'axe Seine : comment les flux de marchandises sont initiés ? Comment des acteurs de natures hétérogènes s'organisent ensemble et communiquent entre eux ? Quels sont les bâtiments logistiques et leurs fonctions ? Par où transitent ces flux de marchandises ? Les réponses à ces questions nous permettent ainsi de constituer une base de connaissances sur laquelle nous nous appuyons pour modéliser, dans la deuxième partie, cet environnement que nous percevons comme un système complexe. Nous nous servons de la théorie des graphes pour représenter les réseaux physiques du territoire et du modèle agent pour décrire le réseau d'acteurs. Cette conception autorise une communication entre ces deux représentations afin d'intégrer des mécanismes de rétro-action.