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Livrable L5 présentant les travaux du workpackage 5 du projet de recherche DYMOA+. L'objectif de la première partie de ce Work Package n°5 (WP5) est d'améliorer les critères de détection d'un incident pour un 2RM définis et utilisés dans le projet antérieur DYMOA. Les choix des variables et des seuils retenus pour ces critères semblent bien adaptés pour recueillir des évènements utiles pour le diagnostic d'infrastructure. En revanche ces critères s'avèrent moins efficaces pour différencier ces évènements d'incidents et surtout pour détecter les incidents "réels". Beaucoup trop de faux positifs sont enregistrés et de plus, des faux négatifs nous échappent certainement. Le but de ces travaux est donc d'améliorer ces critères ou d'en identifier de nouveaux, permettant si possible, de détecter des incidents "réels" et de les discerner des "fortes sollicitations". Pour cela il est probablement pertinent de combiner les variables et/ou de rajouter des notions de durée de dépassement de seuil. Une attention particulière est portée sur les variations de sollicitations, signes d'un effet de surprise, et annonciateurs de la présence d'une situation non souhaitée, plus proche de la définition d'un incident. Nous avons employé des méthodes utilisant des algorithmes d'apprentissage supervisé appliqués sur des jeux de données du projet DYMOA et d'autres données complémentaires acquises dans le cadre de ce projet DYMOA+. Ces méthodes donnent des résultats prometteurs qui restent à approfondir. La deuxième partie de ce WP5 présente l'exploitation complémentaire de données recueillies à la toute fin du projet DYMOA. Les données de conduite naturaliste de l'expérimentation DYMOA, acquises pendant une période de 18 mois avec 26 motos privées dans trois régions de France, ont été exploitées pour évaluer les niveaux de sollicitations réelles des 2RM. Il s'agissait plus particulièrement de données agrégées fournies pour l'ensemble des trajets, appelées « synthèses de parcours » et croisant les données accélérométriques et gyrométriques ainsi que les niveaux de vitesses. Cette étude vient compléter les résultats du livrable 3.3 de DYMOA, qui n'exploitait qu'une partie des données, concernant environ 3200 trajets. Sur 7500 trajets collectés, environ 6500 trajets ont pu être exploités pleinement, en correspondance avec les traces GPS qui permettent notamment de calculer les distances parcourues. La distance globale parcourue lors de ces trajets est d'environ 88000 km. Les résultats obtenus sur le jeu complet des données concernent en premier lieu les distributions globales, en temps passé, des accélérations longitudinale, latérale et verticale, et des vitesses de rotation tangage, roulis et lacet et de la vitesse, puis les valeurs extrêmes atteintes au moins une fois par les motocyclistes pour ces mêmes paramètres. La variabilité des comportements est ensuite illustrée allant d'une conduite souple à une conduite sportive. Les motocyclistes subissent rarement des niveaux élevés de sollicitations dynamiques. En accélération et décélération notamment, ils ne dépassent +-4 m/s² que 0,5% du temps. En ce qui concerne les virages, leur vitesse de roulis ne dépasse 20°/s que 0,8% du temps et leur vitesse de lacet que 2,1% du temps. Si l'on exclut le temps passé à l'arrêt ou à très faible vitesse (moins de 5 km/h), les motocyclistes passent 80 % de leur temps en dessous de 90 km/h et 3,2 % du temps au-dessus de 130 km/h, avec seulement 0,3 % du temps au-dessus de 150 km/h. Le comportement est très variable d'un motocycliste à l'autre, même sur les mêmes itinéraires. Ces données permettent de caractériser la dynamique des motos et de discriminer les différents comportements des motards.

Résolution de problèmes de recherche opérationnelle par l'approche des flots sur les variétés

International audience; In physics, chaos is not synonymous with disorder. This is the deterministic chaos which translates the existence in nature of a group of nonlinear physical phenomena, sensitive to initial conditions and whose geometric supports are fractals. In a deterministic chaos there exists a certain order in an apparent disorder. In dynamical systems theory, they are odd attractors, limit trajectories and signature of chaos in phase space. In many phenomena fractals behave as phase transition sleading to the transition from a regular state to an irregular state with modification of a scale invariant, the fractal dimension. The structure thus changes geometry. Recently, twenty years ago, in his theory of scale relativity (or fractal relativity) Laurent Nottale established the three possible laws of scale whose applications abound in different fields of science. In mathematics, fractal varieties obey an irregular geometry compatible with nature, they are not smooth and incomplete and therefore characterized by a certain roughness. They offer an experimental field of research in mathematics via computing.; En physique, le chaos n'est pas synonyme du désordre. Il s'agit ici du chaos déterministe qui traduit l'existence dans la nature d'un groupe de phénomènes physiques non linéaire, sensibles aux conditions initiales et dont les supports géométriques sont les fractales. Dans un chaos déterministe il existe un certain ordre dans un désordre apparent. En théorie des systèmes dynamique, ce sont des attracteurs étranges, trajectoires limites et signature du chaos dans l'espace des phases. Dans bien de phénomènes les fractales se comportent comme transitions de phase conduisant le passage d'un état régulier à un état irrégulier avec modification d'un invariant d'échelle, la dimension fractale. La structure change ainsi de géométrie. Récemment, il y a une vingtaine d'années, dans sa théorie de relativité d'échelle (ou la relativité fractale) Laurent Nottale établit les trois lois d'échelle possibles dont les applications abondent dans différents domaines de la science. En mathématique les variétés fractales obéissent à une géométrie irrégulière compatible avec la nature, elles sont non lisses et lacunaires et donc caractérisées par une certaine rugosité. Elles offrent un champ de recherche expérimental de mathématiques via l'outil informatique.

The computer science project (SiSU) of the CNRS Science for the Environment Joint Research Unit designs decision support methods to help better management of complex environmental systems.This thesis work is part of this context. They aim to study the contributions of several types of computer methods to improve our knowledge of complex systems and thus provide assistance in their management in situations of high uncertainty. Indeed, complex environmental systems cannot always be known and modeled with precision. This is for example the case in fisheries biology where management methods must be proposed despite a lack of knowledge on the observed system, in our case study: the Corsican coastal fishery. Our first work focused on the calibration of models, i.e. the search for parameter values allowing our models to best represent the dynamics of the system. They have shown the limits of the usual approaches and the need to use probabilistic approaches based on large quantities of simulations. They bring a precious help for the acquisition of knowledge, in particular by delimiting sets of solutions. These sets can then be used in robust optimization methods, or even in adjustable robust optimization. These approaches allow not only to take into account the uncertainties, but also to quantify the reduction of uncertainty that new years of data can bring, in order to propose more and more precise strategies in the long term. Optimization can therefore be used effectively at the level of decision makers. However, the small-scale coastal fishery in Corsica is a system in which a large number of actors act with different behaviors that are difficult to predict and control. Optimization does not seem adapted to the study of this scale because of the quantity of parameters and the infinite number of stochastic transitions generated. For this, methods based on deep reinforcement learning have been proposed. These approaches allowed us to propose a model that manages both decision-makers and fishermen, the former seeking to reduce the ecological impact, the latter to maximize their gains. From this, we were able to show that little knowledge is sufficient for the maximization of the fishermen's gains. Moreover, this approach, coupled with optimization, allowed us to obtain efficient quota decisions. Finally, this system allowed us to study the impact of certain individual behaviors of maximizing gains to the detriment of respecting the recommendations of the decision makers. It then appeared that effective and adapted management policies can help to mitigate the ecological impact of a significant amount of these behaviors. Thus, we were able to contribute in a theoretical way to broaden the application domains of the theory of modeling and simulation, to propose a set of optimization and machine learning tools for the management of dynamic systems partially observable, but also applicative for the problem of fisheries management in Corsica., Le projet informatique (SiSU) de l’Unité Mixe de Recherche CNRS Science pour l’Environnement conçoit des méthodes d’aide à la décision pour aider à une meilleure gestion des systèmes complexes environnementaux. Ces travaux de thèse s’inscrivent dans ce contexte. Ils ont pour objectif d'étudier les apports de plusieurs types de méthodes informatiques afin d'améliorer nos connaissances sur les systèmes complexes et ainsi de fournir une aide à leur gestion en situation de fortes incertitudes. En effet, les systèmes complexes environnementaux ne peuvent pas toujours être connus et modélisés avec précision. C’est par exemple le cas en biologie halieutique où des méthodes de gestion doivent être proposées malgré un manque de connaissances sur le système observé, dans notre cas d’étude : la pêche côtière Corse. Nos premiers travaux ont porté sur la calibration de modèles, c’est-à-dire le recherche de valeurs de paramètres permettant à nos modèles de représenter au mieux la dynamique du système. Ils ont montré les limites des approches habituelles et la nécessité d’utiliser des approches probabilistes basées sur de grandes quantités de simulations. Elles apportent une aide précieuse quant à l’acquisition de connaissances, notamment en délimitant des ensembles de solutions. Ceux-ci peuvent alors être utilisés dans des méthodes d’optimisation robuste, voire d’optimisation robuste ajustable. Ces approches permettent non seulement de prendre en compte les incertitudes, mais également de quantifier la réduction d’incertitude que de nouvelles années de données pourront apporter, afin de proposer des stratégies de plus en plus précises à long terme. L’optimisation est donc utilisable efficacement à l’échelle des décideurs. Cependant, la petite pêche côtière Corse, est un système sur lequel agissent un grand nombre d’acteurs avec des comportements différents et difficilement prévisibles et contrôlables. L’optimisation ne semble pas adaptée à l’étude de cette échelle de par la quantité de paramètres et le nombre infini de transitions stochastiques engendrées. Pour cela, des méthodes basées sur l’apprentissage profond par renforcement ont été proposées. Ces approches nous ont permis dans un premier temps de proposer un modèle gérant à la fois décideurs et pêcheurs, les uns cherchant à réduire l’impact écologique, les autres à maximiser leurs gains. À partir de cela, nous avons pu montrer que de faibles connaissances suffisent pour la maximisation des gains des pêcheurs. De plus, cette approche, couplée à de l’optimisation, a permis d’obtenir des décisions d’instauration de quotas efficaces. Enfin, ce système nous a permis d’étudier l’impact de certains comportements individuels de maximisation des gains au détriment du respect des recommandations des décideurs. Il est alors apparu que des politiques de gestion efficaces et adaptées peuvent permettre de pallier l’impact écologique d’une quantité non négligeable de ces comportements. Ainsi, nous avons pu contribuer de manière théorique à élargir les domaines d’application de la théorie de la modélisation et de la simulation, proposer un ensemble d’outils d’optimisation et d’apprentissage automatique à la gestion de systèmes dynamiques partiellement observables, mais également applicative pour la problématique de la gestion de la pêche en Corse.

This thesis aims at studying the main mechanisms involved in transitional and turbulent channel flows. Concerning the transitional channel flow, there is a range of Reynolds numbers for which turbulent oblique bands plunged in the laminar flow are observed. In this thesis, the main mechanisms involved in the origin and growth of these turbulent bands are investigated using linear and nonlinear optimization techniques. First, in a large-sized channel, it is shown that the minimal-energy perturbation able to generate turbulent bands has a spot-like structure characterized by small- and large-scale structures. Depending on the Reynolds number, this minimal seed evolves in time with two different mechanisms: for Re < 1200 an isolated oblique band is created; whereas, for Re > 1200, a quasi spanwise-symmetric evolution is observed, giving rise to two distinct bands. Then, reducing the problem complexity to a tilted domain, it is found that two main elements are necessary to induce transition towards turbulent bands: i) a linear energy growth mechanism such as the lift-up for generating streaks inside the turbulent bands; ii) large-scale vortices ensuring spatial localisation.In the last part of this thesis, in order to investigate the coherent structures usually observed in turbulent flows, the nonlinear optimization technique is extended to the turbulent channel flow and a 'new' mathematical framework for the computation of statistically-invariant coherent solutions is proposed. In both techniques, the unsteady Reynolds-Averaged Navier-Stokes equations written in a perturbative form with respect to the turbulent mean flow are used and solutions with structures at multiple turbulent scales are found., Cette thèse vise à étudier les principaux mécanismes impliqués dans les écoulements de type canal autour de la transition vers la turbulence. Plus particulièrement, il existe une gamme de nombres de Reynolds pour laquelle la turbulence reste localisée sous la forme de bandes obliques turbulentes plongées dans un écoulement laminaire. Dans cette thèse, les principaux mécanismes à l’origine et responsables de l’évolution de ces bandes turbulentes sont étudiés au travers de techniques d’optimisation linéaires et non linéaires. Tout d’abord, dans un canal de grande dimension, il a été démontré que la perturbation d’énergie minimale capable de générer des bandes turbulentes est localisée et caractérisée par des structures à petite et grande échelles. Selon le nombre de Reynolds, ce minimal seed évolue dans le temps avec deux mécanismes différents : pour Re 1200, une évolution symétrique dans la direction transverse est observée, donnant lieu à deux bandes distinctes. Ensuite, en réduisant la complexité du problème à un domaine incliné, on constate que deux éléments principaux sont nécessaires pour induire la transition vers des bandes turbulentes : i) un mécanisme linéaire de type lift-up est nécessaire à la génération des streaks à l’intérieur des bandes turbulentes ; ii) des tourbillons à grande échelle assurant la localisation spatiale.Dans la dernière partie de cette thèse, afin d’étudier les structures cohérentes habituellement observées dans les écoulements turbulents, la méthode d’optimisation non linéaire est étendue aux écoulements de canal turbulent et une ’nouvelle’ méthode mathématique pour le calcul des solutions cohérentes invariantes est proposées. Dans ces deux méthodes, les équations instationnaires de Navier-Stokes sont écrites en moyenne de Reynolds et sous une forme perturbative autour du champ moyen turbulent ; des solutions en termes de structures à différentes échelles turbulentes sont trouvées.

In physics, chaos is not synonymous with disorder. This is the deterministic chaos which translates the existence in nature of a group of nonlinear physical phenomena, sensitive to initial conditions and whose geometric supports are fractals. In a deterministic chaos there exists a certain order in an apparent disorder. In dynamical systems theory, they are odd attractors, limit trajectories and signature of chaos in phase space. In many phenomena fractals behave as phase transition sleading to the transition from a regular state to an irregular state with modification of a scale invariant, the fractal dimension. The structure thus changes geometry. Recently, twenty years ago, in his theory of scale relativity (or fractal relativity) Laurent Nottale established the three possible laws of scale whose applications abound in different fields of science. In mathematics, fractal varieties obey an irregular geometry compatible with nature, they are not smooth and incomplete and therefore characterized by a certain roughness. They offer an experimental field of research in mathematics via computing., En physique, le chaos n'est pas synonyme du désordre. Il s'agit ici du chaos déterministe qui traduit l'existence dans la nature d'un groupe de phénomènes physiques non linéaire, sensibles aux conditions initiales et dont les supports géométriques sont les fractales. Dans un chaos déterministe il existe un certain ordre dans un désordre apparent. En théorie des systèmes dynamique, ce sont des attracteurs étranges, trajectoires limites et signature du chaos dans l'espace des phases. Dans bien de phénomènes les fractales se comportent comme transitions de phase conduisant le passage d'un état régulier à un état irrégulier avec modification d'un invariant d'échelle, la dimension fractale. La structure change ainsi de géométrie. Récemment, il y a une vingtaine d'années, dans sa théorie de relativité d'échelle (ou la relativité fractale) Laurent Nottale établit les trois lois d'échelle possibles dont les applications abondent dans différents domaines de la science. En mathématique les variétés fractales obéissent à une géométrie irrégulière compatible avec la nature, elles sont non lisses et lacunaires et donc caractérisées par une certaine rugosité. Elles offrent un champ de recherche expérimental de mathématiques via l'outil informatique.

In this thesis, we are interested in the qualitative analysis of the dynamics of two biological cycles that are central in eukaryotic cells, the cell division cycle and the circadian clock. For that purpose, we use asynchronous Boolean networks that provide an adapted qualitative framework. In these networks, cycles are captured by complex attractors containing hundreds of states. A new method for the analysis of such complex attractors is proposed. It is based on the construction of a summary graph of the attractor, enabling the comparison between the attractor's trajectories and qualitative properties of the biological cycle. The method is illustrated on a cell cycle model from the literature and of a circadian clock model we built from an existing continuous model. In both models our method proves to be efficient to visualize the attractor's structure and to compare it with the biological cycle. By combining the summary graph with a Markov chain, proportions of time spent in each phase are estimated. By combining it with a Boolean inference technique, we show how to locally adjust the asymptotic dynamics of the model in order to force specific dynamical properties. These two applications show the interest of our method in the modeling and analysis of cellular regulatory networks., Dans cette thèse, nous nous intéressons à l'analyse qualitative de la dynamique de deux cycles biologiques centraux dans les cellules eucaryotes, le cycle de division cellulaire et l'horloge circadienne. Nous utilisons pour cela des réseaux Booléens asynchrones, bien adaptés à une analyse qualitative. Dans ces réseaux, les cycles sont capturés par des attracteurs complexes, pouvant contenir des centaines d'états. Nous proposons une nouvelle méthode d'analyse de ces attracteurs complexes, basée sur la construction d'un graphe résumé. Cette méthode permet de comparer les trajectoires contenues l'attracteur avec les propriétés qualitatives du cycle biologique. Nous illustrons notre méthode sur un modèle du cycle cellulaire de la littérature et sur un modèle de l'horloge circadienne, que nous avons construit à partir d'un modèle continu existant. Dans ces deux modèles, notre méthode s'est montrée efficace pour visualiser la structure de l'attracteur complexe et le comparer avec un cycle biologique. En combinant le graphe résumé avec une chaîne de Markov, nous estimons les proportions de temps passé dans les phases décrites par les oscillations. En le combinant avec une méthode d'inférence Booléenne, nous montrons également comment ajuster localement la dynamique asymptotique du modèle, afin de forcer certaines propriétés dynamiques. Ces deux applications montrent l'intérêt de notre méthode pour la modélisation et l'analyse de réseaux de régulation cellulaire.

In this thesis, we are interested in the qualitative analysis of the dynamics of two biological cycles that are central in eukaryotic cells, the cell division cycle and the circadian clock. For that purpose, we use asynchronous Boolean networks that provide an adapted qualitative framework. In these networks, cycles are captured by complex attractors containing hundreds of states. A new method for the analysis of such complex attractors is proposed. It is based on the construction of a summary graph of the attractor, enabling the comparison between the attractor's trajectories and qualitative properties of the biological cycle. The method is illustrated on a cell cycle model from the literature and of a circadian clock model we built from an existing continuous model. In both models our method proves to be efficient to visualize the attractor's structure and to compare it with the biological cycle. By combining the summary graph with a Markov chain, proportions of time spent in each phase are estimated. By combining it with a Boolean inference technique, we show how to locally adjust the asymptotic dynamics of the model in order to force specific dynamical properties. These two applications show the interest of our method in the modeling and analysis of cellular regulatory networks.; Dans cette thèse, nous nous intéressons à l'analyse qualitative de la dynamique de deux cycles biologiques centraux dans les cellules eucaryotes, le cycle de division cellulaire et l'horloge circadienne. Nous utilisons pour cela des réseaux Booléens asynchrones, bien adaptés à une analyse qualitative. Dans ces réseaux, les cycles sont capturés par des attracteurs complexes, pouvant contenir des centaines d'états. Nous proposons une nouvelle méthode d'analyse de ces attracteurs complexes, basée sur la construction d'un graphe résumé. Cette méthode permet de comparer les trajectoires contenues l'attracteur avec les propriétés qualitatives du cycle biologique. Nous illustrons notre méthode sur un modèle du cycle cellulaire de la littérature et sur un modèle de l'horloge circadienne, que nous avons construit à partir d'un modèle continu existant. Dans ces deux modèles, notre méthode s'est montrée efficace pour visualiser la structure de l'attracteur complexe et le comparer avec un cycle biologique. En combinant le graphe résumé avec une chaîne de Markov, nous estimons les proportions de temps passé dans les phases décrites par les oscillations. En le combinant avec une méthode d'inférence Booléenne, nous montrons également comment ajuster localement la dynamique asymptotique du modèle, afin de forcer certaines propriétés dynamiques. Ces deux applications montrent l'intérêt de notre méthode pour la modélisation et l'analyse de réseaux de régulation cellulaire.

International audience; This article deals with the implementation of the agroecological transition in the French West Indies. To address this challenge, a viability model is suggested. This approach offers an original frameworkto highlight agroecosystems dynamics by allowing consideration of simultaneously economic and agronomic dimensions. This holistic approach to agroecosystems is designed at the farming systemscale. Farming systems, which are thought as socio-ecosystems (i.e., ecological systems inextricably connected to a socio-economic matrix), represent an essential component of the agricultural sector.Farming systems are a strategic level on which to tackle the different components of viability from a holistic point of view. Farming systems are at the crossroads of agro-technical, organizational,institutional and territorial innovations. They also constitute a consistent level on which to address the issues of complexity and uncertainty. A viability model with target (reaching a high soil qualitythreshold) is designed, tested and supports operational objectives. The viability analysis enables to answer different questions relating to a given state (i.e. initial state) concerning possible futures. Itaims to reveal the set of decision-making rules to be followed to ensure a viable evolution of farming systems. The viability model is applied for banana farming systems. The model results allow to defineto what extent a farm can undertake its agroecological transition. It helps to assess the costs and duration of the agroecological transition considering farmers’ choices (practices and crops). It showsthat postponing the implementation of viable decision rules is costly. The more farmers postpone, the longer it will take for their system to recover viable properties and the more it will cost.; Cet article porte sur la transition agroécologique des exploitations agricoles aux Antilles françaises. Il vise à déterminer les règles de décision à observer dès aujourd’hui afin d’assurer une évolutionviable de ces systèmes de production. Un modèle de viabilité avec cible (atteindre un seuil élevé de qualité de sol) est proposé. Les résultats du modèle permettent de définir en combien de temps, àquel coût et selon quelles modalités de pratiques et de choix de production, une exploitation peut opérer sa transition agroécologique. Le modèle est appliqué aux exploitations bananières appréhendéescomme des agroécosystèmes. Il permet de sélectionner les options de décision susceptibles d’orienter la trajectoire d’évolution de ces systèmes dynamiques dans le sens souhaité.

International audience; Cette étude a trait à l'interaction non linéaire de deux vortex hélicoïdaux. Un premier modèle s'appuie sur l'analogie de ce système avec deux allées périodiques de points vortex en régime non linéaire. Ceci permet d'interpréter la dynamique des vortex hélicoïdaux (saute-mouton ou dépassement de vortex) en terme de système hamiltonien présentant des trajectoires bornées ou non bornées. Les effets de courbure et de torsion peuvent également être pris en compte dans un second système dynamique fondé sur des filaments hélicoïdaux tridimensionnels non visqueux. On comprend ainsi certains phénomènes observés en simulation numérique directe des équations de Navier-Stokes.

International audience; A mathematical model in low dimension that takes into account the specificities of the crop and soil has been developed and validated, in order to be coupled with a water treatment model. The validation results are very satisfactory for different climatic years and different irrigation strategies. This model has been able to reproduce, by adjusting its parameters, the outputs of the much more complex model « Optirrig » developed by IRSTEA, based on knowledge of the literature and that has already been validated on experimental data. The aim is to couple the proposed model with a water treatment model in order to continuously monitoring the water production at the output of the WWTP according to the needs of the plant during its development.; Un modèle mathématique en petite dimension qui prend en compte les spécificités de la plante et du sol a été développé et validé, en vue d'être couplé à un modèle de traitement des eaux. Les résultats de validation sont très satisfaisants pour différentes années climatiques et différentes stratégies d'irrigation. Ce modèle a été capable de reproduire, grâce à l'ajustement de ses paramètres, les sorties du modèle « Optirrig » développé par IRSTEA, beaucoup plus complexe issu de plusieurs connaissances de la littérature et qui a été déjà validé sur des données expérimentales. L'objectif est de coupler le modèle simple proposé avec un modèle de traitement de l'eau afin de piloter en continu la production d'eau en sortie de la STEP selon les besoins de la plante au fur et à mesure de son développement.

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.

The climate system generates a strange attractor, described by a probability distribution, called the SRB measure (Sinai-Ruelle-Bowen). This measure describes the state and dynamic of the system. The goal of this thesis is first, to quantify the modification of this measure when climate changes. For this, the Wasserstein distance, stemming from the optimal transport theory, allows us determine accurately the differences between probability distributions. Used on a non-autonomous Lorenz toy model, this metric allows us to detect and quantify the alteration due to a forcing similar to anthropogenic forcing. This methodology has been applied to simulation of RCP scenarios from the IPSL model. The results are coherent with different scenarios. Second, the optimal transport gives a theoretical context for stationary bias correction: a bias correction method is equivalent to a joint probability law. A specific joint law is selected with the Wasserstein distance (Optimal Transport Correction method, OTC). This approach allows us extending bias correction methods in any dimension, correcting spatial and inter-variables dependences. An extension in the non-stationary context has been also developed (dynamical OTC method, dOTC). Those two methods have been tested in an idealized case, based on a Lorenz model, and on climate dataset (a regional climate simulation corrected with respect to the SAFRAN reanalysis).; Le système climatique génère un attracteur étrange, décrit par une distribution de probabilité, nommée la mesure SRB (Sinai-Ruelle-Bowen). Cette mesure décrit l'état et sa dynamique du système. Le but de cette thèse est d'une part de quantifier les modifications de cette mesure quand le climat change. Pour cela, la distance de Wasserstein venant de la théorie du transport optimal, permet de mesurer finement les différences entre distributions de probabilités. Appliquée à un modèle jouet de Lorenz non autonome, elle a permis de détecter et quantifier l'altération due à un forçage similaire à celui du forçage anthropique. La même méthodologie a été appliquée à des simulations de scénarios RCP du modèle de l'IPSL. Des résultats cohérents avec les différents scénarios ont été retrouvés. D'autre part, la théorie du transport optimal fournit un contexte théorique pour la correction de biais dans un contexte stationnaire : une méthode de correction de biais est équivalente à une loi jointe de probabilité. Une loi jointe particulière est sélectionnée grâce à la distance de Wasserstein (méthode Optimal Transport Correction, OTC). Cette approche étend les méthodes de corrections en dimension quelconque, corrigeant en particulier les dépendances spatiales et inter-variables. Une extension dans le cas non-stationnaire a également été proposée (méthode dynamical OTC, dOTC). Ces deux méthodes ont été testées dans un contexte idéalisé, basé sur un modèle de Lorenz, et sur des données climatiques (une simulation climatique régionale corrigée avec des ré-analyses SAFRAN).

The climate system generates a strange attractor, described by a probability distribution, called the SRB measure (Sinai-Ruelle-Bowen). This measure describes the state and dynamic of the system. The goal of this thesis is first, to quantify the modification of this measure when climate changes. For this, the Wasserstein distance, stemming from the optimal transport theory, allows us determine accurately the differences between probability distributions. Used on a non-autonomous Lorenz toy model, this metric allows us to detect and quantify the alteration due to a forcing similar to anthropogenic forcing. This methodology has been applied to simulation of RCP scenarios from the IPSL model. The results are coherent with different scenarios. Second, the optimal transport gives a theoretical context for stationary bias correction: a bias correction method is equivalent to a joint probability law. A specific joint law is selected with the Wasserstein distance (Optimal Transport Correction method, OTC). This approach allows us extending bias correction methods in any dimension, correcting spatial and inter-variables dependences. An extension in the non-stationary context has been also developed (dynamical OTC method, dOTC). Those two methods have been tested in an idealized case, based on a Lorenz model, and on climate dataset (a regional climate simulation corrected with respect to the SAFRAN reanalysis).; Le système climatique génère un attracteur étrange, décrit par une distribution de probabilité, nommée la mesure SRB (Sinai-Ruelle-Bowen). Cette mesure décrit l'état et sa dynamique du système. Le but de cette thèse est d'une part de quantifier les modifications de cette mesure quand le climat change. Pour cela, la distance de Wasserstein venant de la théorie du transport optimal, permet de mesurer finement les différences entre distributions de probabilités. Appliquée à un modèle jouet de Lorenz non autonome, elle a permis de détecter et quantifier l'altération due à un forçage similaire à celui du forçage anthropique. La même méthodologie a été appliquée à des simulations de scénarios RCP du modèle de l'IPSL. Des résultats cohérents avec les différents scénarios ont été retrouvés. D'autre part, la théorie du transport optimal fournit un contexte théorique pour la correction de biais dans un contexte stationnaire : une méthode de correction de biais est équivalente à une loi jointe de probabilité. Une loi jointe particulière est sélectionnée grâce à la distance de Wasserstein (méthode Optimal Transport Correction, OTC). Cette approche étend les méthodes de corrections en dimension quelconque, corrigeant en particulier les dépendances spatiales et inter-variables. Une extension dans le cas non-stationnaire a également été proposée (méthode dynamical OTC, dOTC). Ces deux méthodes ont été testées dans un contexte idéalisé, basé sur un modèle de Lorenz, et sur des données climatiques (une simulation climatique régionale corrigée avec des ré-analyses SAFRAN).

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.

Contribution to the study of the argumental oscillation phenomenon. The argumental oscillator has a stable periodic motion at a frequency close to its fundamental frequency when it is subjected to an excitation from a harmonic source at a frequency which is a multiple of said fundamental frequency, and acting in such a way that its interaction with the system depends on the space coordinates of the system. This thesis studies some argumental systems and tries to demonstrate symbolic relations between the parameters of these systems and their observed or calculated behavior. The Van der Pol representation was used most of the time to represent the state of the system, as it is well adapted to the averaging method, where a solution is sought as a signal of sinusoidal type, with slowly varying amplitude and phase. The originality of this thesis with respect to previous publications is in the modeling, closer to real physical systems, in the symbolic developments that give new representations, in the embodiment of the experiments, which all use a real-time Van der Pol visualization, and in the object of the experiment of the beam axially excited in an argumental way. During this thesis, simple systems with one DDL have been modeled, built and tested. Symbolic relationships have been highlighted, in particular with regard to the probabilities of capture by attractors, as well as stability criteria and an approximate symbolic solution. A continuous system consisting of an axially excited slender beam was then modeled using two models, and tested; still in the symbolic domain, properties have been studied, especially concerning combinations of parameter ranges allowing the argumental phenomenon to occur; Contribution à l’étude du phénomène d’oscillation argumentaire. L’oscillateur argumentaire a un mouvement stable périodique, à une fréquence proche de sa fréquence fondamentale, lorsqu’il est soumis à une excitation provenant d’une source de type harmonique, à une fréquence qui est un multiple de ladite fréquence fondamentale, et agissant de manière telle que son interaction avec le système dépende des coordonnées d’espace du système. La présente thèse étudie quelques systèmes argumentaires et essaie de mettre en évidence des relations symboliques entre les paramètres de ces systèmes et leur comportement observé ou calculé. C’est la représentation de Van der Pol qui a été utilisée la plupart du temps pour représenter l’état du système, car elle est bien adaptée à la méthode de centrage, où l'on cherche une solution sous forme d’un signal de type sinusoïdal, d’amplitude et de phase lentement variables. L’originalité de la présente thèse vis-à-vis des publications antérieures est dans la modélisation, plus proche des systèmes physiques réels, dans les développements symboliques qui donnent des représentations inédites, dans le mode de réalisation des expériences, qui utilisent toutes une visualisation de Van der Pol en temps réel, et dans l’objet de l’expérience de la poutre excitée axialement de manière argumentaire. Au cours de cette thèse, des systèmes simples à un DDL ont été modélisés, construits et expérimentés. Des relations symboliques, notamment concernant les probabilités de capture par des attracteurs, ainsi que des critères de stabilité et une solution symbolique approchée, ont été mis en évidence. Un système continu constitué d’une poutre élancée excitée axialement a ensuite été modélisé à l’aide de deux modèles et expérimenté ; toujours dans le domaine symbolique, des propriétés ont été étudiées, notamment concernant des combinaisons de plages de paramètres permettant au phénomène argumentaire d’exister

L’innovation pour un avion de chasse déjà en service nécessite toutes les précautions. Il s’agit de faire évoluer les usages sans porter atteinte à l’efficacité et à la sécurité du pilote de ce système dynamique à risque. Pour (re)concevoir l’interface du cockpit du Rafale afin d’anticiper l’intégration à l’avion d’un nouveau missile, l’ergonomie doit pouvoir répondre aux attentes des armées et de l’avionneur. Nos travaux s’inscrivent dans le champ de l’ergonomie prospective. Ils proposent une méthodologie exploratoire permettant d’envisager les usages futurs probables des pilotes utilisateurs que nous avons placés en situation de concepteurs. S’inspirant du paradigme méthodologique de la simulation de l’activité sur support tangible (Barcellini, Van Belleghem & Daniellou, 2013), notre méthodologie s’appuie sur un dispositif de simulation spécifiquement développé pour l’étude de ce système dynamique. Nous l’avons appelé DiSTASyD. Il permet de faire émerger de la part des pilotes sollicités un maximum de propositions innovantes que nous qualifions d’utiles en raison de l’environnement et l’équipe interdisciplinaire de co-construction créés et de la méthode de simulation réalisée. L’ensemble des idées créatives divergentes obtenues est ensuite traité par le modèle de la hiérarchie d’abstraction (Rasmussen, 1986) afin de les faire converger vers une solution innovante intégratrice d’un maximum d’idées exprimées par les pilotes. Nos résultats démontrent l’efficacité de cette méthodologie à la fois sur le plan de sa production effective, notamment sur l’accès facilité et spontané au niveau fonctionnel des propositions, que sur le plan de la qualité des solutions innovantes obtenues. Elles donnent satisfaction aux pilotes et à l’ensemble des protagonistes en raison d’une interface humain/machine véritablement adaptée à la réalisation de leur activité actuelle et future à bord du Rafale.

Confrontation du suivi dynamique de l'infiltration par tomographie RX et modèle à double porosité des sols structurés. GFHN – 41. Journées Scientifiques, 23 – 25 Janvier 2017, Saint-Michel l’Observatoire

Contribution to the study of the argumental oscillation phenomenon. The argumental oscillator has a stable periodic motion at a frequency close to its fundamental frequency when it is subjected to an excitation from a harmonic source at a frequency which is a multiple of said fundamental frequency, and acting in such a way that its interaction with the system depends on the space coordinates of the system. This thesis studies some argumental systems and tries to demonstrate symbolic relations between the parameters of these systems and their observed or calculated behavior. The Van der Pol representation was used most of the time to represent the state of the system, as it is well adapted to the averaging method, where a solution is sought as a signal of sinusoidal type, with slowly varying amplitude and phase. The originality of this thesis with respect to previous publications is in the modeling, closer to real physical systems, in the symbolic developments that give new representations, in the embodiment of the experiments, which all use a real-time Van der Pol visualization, and in the object of the experiment of the beam axially excited in an argumental way. During this thesis, simple systems with one DDL have been modeled, built and tested. Symbolic relationships have been highlighted, in particular with regard to the probabilities of capture by attractors, as well as stability criteria and an approximate symbolic solution. A continuous system consisting of an axially excited slender beam was then modeled using two models, and tested; still in the symbolic domain, properties have been studied, especially concerning combinations of parameter ranges allowing the argumental phenomenon to occur; Contribution à l’étude du phénomène d’oscillation argumentaire. L’oscillateur argumentaire a un mouvement stable périodique, à une fréquence proche de sa fréquence fondamentale, lorsqu’il est soumis à une excitation provenant d’une source de type harmonique, à une fréquence qui est un multiple de ladite fréquence fondamentale, et agissant de manière telle que son interaction avec le système dépende des coordonnées d’espace du système. La présente thèse étudie quelques systèmes argumentaires et essaie de mettre en évidence des relations symboliques entre les paramètres de ces systèmes et leur comportement observé ou calculé. C’est la représentation de Van der Pol qui a été utilisée la plupart du temps pour représenter l’état du système, car elle est bien adaptée à la méthode de centrage, où l'on cherche une solution sous forme d’un signal de type sinusoïdal, d’amplitude et de phase lentement variables. L’originalité de la présente thèse vis-à-vis des publications antérieures est dans la modélisation, plus proche des systèmes physiques réels, dans les développements symboliques qui donnent des représentations inédites, dans le mode de réalisation des expériences, qui utilisent toutes une visualisation de Van der Pol en temps réel, et dans l’objet de l’expérience de la poutre excitée axialement de manière argumentaire. Au cours de cette thèse, des systèmes simples à un DDL ont été modélisés, construits et expérimentés. Des relations symboliques, notamment concernant les probabilités de capture par des attracteurs, ainsi que des critères de stabilité et une solution symbolique approchée, ont été mis en évidence. Un système continu constitué d’une poutre élancée excitée axialement a ensuite été modélisé à l’aide de deux modèles et expérimenté ; toujours dans le domaine symbolique, des propriétés ont été étudiées, notamment concernant des combinaisons de plages de paramètres permettant au phénomène argumentaire d’exister

Afin de contribuer à une évaluation globale des systèmes complexes vivants qui nous environnent et que nous composons, nous proposons de nous appuyer sur l’observation de l’organisation, de l’évolution de la sélection de la diversité et du comportement dynamique d’un système biologique complexe, le système immunitaire. Comme pour d’autres systèmes évoluant sur différents niveaux d’échelles d’espace et de temps, la diversité des cellules et immuno-récepteurs composant le système immunitaire, provient à l’origine du hasard, et leur sélection par interactions qui assurent l‘évolution dynamique permanente, par compétition, des populations lymphocytaires et une immuno-ception de l’environnement moléculaire assurant l’identité et l’intégrité de l’organisme. Il s’agit donc d’une communication permanente entre les éléments composant le système et l’environnement qui le définit et conditionne son évolution. Cet environnement est l’organisme (dont nous verrons la complexité de définition) lui-même mais aussi ce qui l’entoure l’organisme. Si la vision classique et l’approche réductionniste du système perdure, nous proposons une approche alternative basée sur l’évolution des systèmes vivants dissipatifs, dans l’espace /temps et une cognition, en réseau interactif dynamique. Cette cognition et la mémoire immunologique assurent le maintien de l’identité et de l’intégrité de l’organisme qui abrite ce système. Nous verrons que bien que le système apparaisse globalement relativement stable et relativement résilient aux perturbations chez les individus jeunes, il apparaît néanmoins critique et chaotique et susceptible de basculer vers un état d’immuno-déficience en particulier au cours de perturbations ou du vieillissement. L’analogie entre le comportement de ce système microscopique et de systèmes macroscopiques est discutée. Les comportements des systèmes étant indépendants des échelles l’analyse et la conceptualisation de systèmes microscopiques plus facilement observables et mesurables peuvent permettre de réfléchir au comportement de systèmes macroscopiques et à l’implication de perturbations sur ces systèmes et des risques pour leur maintien.

A distributed system is a system of autonomous computing components endowed with communication abilities. This is a common model for the study of networks. The quick evolution of wireless and mobile network both in everyday life and in research gradually leads to take in account the dynamics (i.e. the evolution over time) in distributed systems. Concretely, this means to add the assumption that the communication abilities of the components of the system may vary over time. Many models consider the dynamics as an integral component of the system (and not as a fault). Recently, a new approach, called time-varying graph, attempts to unify all these models in a common formalism which allows the classification systems based on their temporal connectivity properties. In this thesis, we are interested in highly dynamic distributed systems with minimal connectivity assumptions. Specifically, we focus on connected over time systems where the only guarantee is that any element of the system can infinitely often send a message to any other (no guarantee are provided on the sustainability of the used path nor on the time communication). We are particularly interested in covering problems (e.g., minimal dominanting set, maximal matching, maximal independent set, ...) in these highly dynamic distributed systems. The contributions of this thesis in this context are as follows. We first propose a new definition for the covering problems which is more suited to highly dynamic distributed systems that the existing definitions. Secondly, we provide a generic tool to simplify proof of impossibility results in dynamic distributed systems. We use this tool to prove some impossibility results of covering problems. Then, we propose a new time complexity measure to fairly compare the algorithms performance in dynamic distributed systems. Finally, we give an algorithm that compute a minimal dominating set in highly dynamic distributed systems.; Un système distribué est un système composé d'éléments de calcul autonomes dotés de capacité de communication. Il s'agit d'un modèle commun pour l'étude des réseaux. L'évolution rapide des réseaux sans fils et/ou mobiles aussi bien dans la vie quotidienne que dans la recherche amène progressivement à intégrer la dynamique (i.e. l'évolution dans le temps de la connectivité) dans les systèmes distribués. Concrètement, cela revient à ajouter l'hypothèse que les capacités de communication des éléments du système peuvent varier dans le temps. De nombreux modèles considèrent ainsi la dynamique comme composante à part entière du système (et non pas comme une faute). De manière récente, une nouvelle approche, appelée graphe variant dans le temps, tente d'unifier tous ces modèles dans un formalisme commun qui permet de classifier les systèmes en fonction de leurs propriétés de connexité temporelle. Dans cette thèse, nous nous intéressons à des systèmes distribués hautement dynamiques dans lesquels les hypothèses de connexité sont minimalistes. Plus précisément, nous concentrons nos efforts sur les systèmes connexes à travers le temps dans lesquels la seule garantie est que tout élément du système peut infiniment souvent envoyer un message à tout autre (sans garantie sur la pérennité de la route utilisée ni sur le délai de communication). Nous nous intéressons plus particulièrement aux problèmes de couverture (par exemple, ensemble dominant minimal, couplage maximal, ensemble indépendant maximal, ...) dans ces systèmes distribués hautement dynamiques. Les contributions de cette thèse dans ce contexte sont les suivantes. Nous proposons tout d'abord une nouvelle définition pour les problèmes de couverture qui est plus adaptée aux systèmes distribués hautement dynamiques que les définitions existantes. Dans un deuxième temps, nous fournissons un outil générique qui permet de faciliter les preuves de résultats d'impossibilité dans les systèmes distribués dynamiques. Nous appliquons cet outil pour prouver plusieurs résultats d'impossibilité à propos de problèmes de couverture. Ensuite, nous proposons une nouvelle mesure de complexité en temps qui permet de comparer équitablement les performances de protocoles dans les systèmes distribués dynamiques. Enfin, nous donnons un algorithme de construction d'un ensemble dominant minimal dans les systèmes distribués hautement dynamiques.

National audience; Master; Le but de ce rapport est d’étudier un problème de contrôle optimal, où la fonctionnelle de coût à minimiser représente le temps de crise, c’est-à-dire le temps passé par une trajectoire solution du système contrôlé en dehors d’un ensemble donné, noté K. La fonctionnelle considérée peut être exprimée au moyen de la fonction indicatrice de K, qui est discontinue et, de ce fait, empêche l’utilisation classique du principe du maximum de Pontryagin. Pour remédier à cela, l’emploi d’un schéma de régularisation sera utile : l’approximation de Moreau-Yosida sera celui employé ici, appliqué `a la fonction caractéristique de K. Après deux sections présentant les motivations du problème ainsi que quelques rappels nécessaires à la bonne compréhension du problème étudié, il sera établi la convergence d’une suite optimale pour le problème régularisé vers une solution optimale du problème d’origine. Ensuite, le principe du maximum de Pontryagin permettra, entre autres, d’établir la convergence du vecteur adjoint lorsque le paramètre de régularisation tend vers 0. Enfin, nous présenterons brièvement la notion de viabilité, considéré comme une alternative à la régularisation proposée ici.

Les travaux demandes dansi ntipoibttinti eni nt ’t untsi pio ttnt i suo i ntsi nint o buiins i ti’io quts i tti oo pooiqutsi (s tu oiin) i i piuo i oia’n’o oiinint o aio t itts i o ibus t tsi ntin oanisini nti n’t out si s uoi ntsioooo modelés dynamiques. Deux méthodes sont proposées :i tin oanisini nti n’t out si oi to nt o ntibstovottuosioitnto’tsi nninnutsi tti tin oanisini ui sont i ttsponti nti poo t’aoo Ainsi le premier chapitre est dédié à uni’totinti tootininitxiousititt i unti b b iaoopi ti nui n oanis inioo (FDI) à base de modèles dynamiques. Le second chapitre porte sur la po’stntoiini tt i t’t unti ti’io qut i nui n oanis ini ibos ti ntibs tovottuo s i oo a entrées inconnues (OEI) validé poointsitxttp tsintopp noiini suo i nts i ti nt ts i ns not quts a o nttipiuoi titoi s tttiniop totti oit’tiintin ito ti tt i pio tti suo i ti n oanis iniui sonti ttspoooace de parité. Enfni , el c hap itre q ua tre e st réservé du consacre a une applicatoi n su ru n modèle hydraulique n noniquti a ist oa ti nti tts tto i tsi ntuxi ométhodes proposées au parant pour générer des algorithmes de diagnostic capab le de détecter ttint si toints défauts (capteurs, actionneu rs , fu ite s , ttn…)a

National audience; La navigation vers un but lors de la marche à pied dans un environnement encombré peut être décrite par une loi de contrôle que Fajen et Warren ont élaboré en s’inspirant de travaux en robotique. Cette loi, formalisée par une équation de mouvement représentant un système dynamique, établit un lien entre des informations perceptives (angles de relèvement du but et des obstacles, distances) et le changement de direction de déplacement de l’agent. Les cibles à rejoindre agissent comme des attracteurs sur lesquels l’agent doit s’aligner ; les obstacles à éviter agissent comme des repelleurs, poussant l’agent à dévier sa trajectoire pour l’éviter. En étudiant une situation de navigation en VTT, dans cette étude nous évaluons le caractère générique de cette loi de contrôle.

Le titre que nous avons choisi pour cette communication peut paraitre étrange au premier abord et appelle quelques explications. Nous n’en sommes pas l’auteur il s’agit d’une traduction libre d’une citation du philosophe allemand Georg Wilhelm Friedrich Hegel (1770-1831) : die Eule der Minerva beginnt erst mit der einbrechenden Dämmerung ihren Flug extraite de Grundlinien der Philosophie des Rechts, Nicolai, Berlin, 1820. Débuter cette présentation de cette façon est une manière de rendre hommage à tous les chercheurs qui par une vision renouvelée ont su faire progresser une discipline, dont l’automatique en particulier, lorsqu’elle s’endort dans un académisme ronronnant. Abdelhacq El Jai est de la classe de ces chercheurs. Remarquons toutefois que Hegel emploie le terme de hibou de Minerve, ce qui symbolise d’un point de vue mythologique la sagesse. Mais comme le dit un autre de ces chercheurs qui se reconnaîtra sûrement, l’automatique étant ce que l’on connaît de moins mal, nous resterons donc sur ce plan là.

International audience; Doctoral

A droplet bouncing on a vertically vibrated liquid bath can be self-propelled by the surface waves it generates. Theses Faraday waves are sustained by the vertical bath vibration for a memory time which can be tuned experimentally. The wave field thus contains in its interference pattern a memory of the past-trajectory. The resulting entity called a walker is characterized by the interaction between the drop and its surrounding waves through this path-memory.This thesis is devoted to an experimental and theoretical investigation of such a wave-mediated path-memory. For this purpose a bouncing drop is magnetically loaded with a droplet of ferrofluid and can then be trapped in an harmonic well. The drop is thus forced to interact with its own path. The confinement induces a self-organization process between the particle and its wave packet, leading to wave-type behavior for a particle. Notions such quantization or probability of measuring an eigenstate can thus be used for the walker dynamics description. These features originate from the temporal coherence of the walker’s dynamics. In that sense, the walker is an entity extended in time, we cannot reduce to a point-like approximation. It reminds us, in another context, the pilot wave theory developped by de Broglie at the beginning of the XXst century., Une goutte rebondissant sur un bain de liquide en vibration verticale peut se mettre spontanément en mouvement, sous l’action des ondes qu’elle a elle-même générées. Celles ci, appelées ondes de Faraday sont entretenues par la vibration du bain durant un temps de mémoire qui peut être contrôlé expérimentalement. Le champ d’ondes stationnaires généré par la goutte contient ainsi dans ses motifs d’interférence une mémoire de la trajectoire précédemment suivie. L’entité résultante appelée marcheur est caractérisée par cette interaction entre la goutte et les ondes qui l’entourent, via la mémoire de chemin.Cette thèse est consacrée à l’étude expérimentale et théorique de cette mémoire de chemin. Dans ce but, une goutte de liquide encapsulant un volume de ferrofluide est piégée dans un puits de potentiel harmonique d’origine magnétique. La goutte sera ainsi amenée à interagir avec les ondes qu’elle a précédemment générées. Ce confinement induit un processus d’auto-organisation entre la goutte et l’onde sous-jacente qui mène à des comportements de type ondulatoire pour une particule. Les notions de quantifications ou de probabilité de mesure d’un état propre peuvent ainsi être appliquées au cas d’un marcheur. Ces comportements révèlent que le marcheur est un exemple d’objet étendu en temps qui ne peut être réduit à une approximation ponctuelle rappelant, dans un tout autre contexte, la théorie de l’onde pilote développée par de Broglie au début du XXème siècle.

Systems-on-chip (SoC) have become more and more complex due to the development of integrated circuit technology.Recent studies have shown that in order to improve the performance of a specific SoC application domain, the on-chipinter-connects (OCI) architecture must be customized at design-time or at run-time. Related approaches generallyprovide application-specific SoCs tailored to specific applications. The aim of this thesis is to carry out new approachesfor Network-on-Chip (NoC) and study their performances, especially in terms of latency, throughput, energyconsumption and simplicity of implementation.We have proposed an approach to allow designers to customize a candidate OCI architecture by adding strategiclinks in order to match large application workload. The analytical evaluation focuses on improving the physicalparameters of the NoC topology regardless of the application that should run on. The evaluation by simulationfocuses to evaluate the communication performances of the NoC. Simulations results show the effectiveness ofthis approach to improve the NoC performances. We have also introduced a compartmental Fluid-flow basedmodeling approach to allocate required resource for each buffer based on the application traffic pattern. Simulationsare conducted and results show the efficiency of this modeling method for a buffer space optimized allocation.Finally, we proposed a joint approach based on a system dynamics theory for evaluating the performance of a flowcontrol algorithm in NoCs. This algorithm allows NoC elements to dynamically adjust their inflow by using afeedback control-based mechanism. Analytical and simulation results showed the viability of this mechanism forcongestion avoidance in NoCs., Les systèmes embarqués sur puce (SoC : Systems-on-Chip) sont devenus de plus en plus complexes grâce à l’évolution de la technologie des circuits intégrés. Des études récentes ont montré que pour améliorer les performances du réseau su puce (NoC : Network-on-Chip), l’architecture de celui-ci pouvait être personnalisée, soit au moment de la conception, soit au moment de l’exécution. L’objectif principal de cette thèse est d’implémenter de nouvelles approches pour améliorer les performances des NoCs, notamment la latence, le débit, la consommation d’énergie, et la simplicité de mise en œuvre.Nous avons proposé une approche pour permettre aux concepteurs de personnaliser l'architecture d’un NoC par insertion de liens stratégiques, pour qu’elle soit adaptée à de nombreuses applications, sous la contrainte d’un budget limité en termes de nombre de liens. L’évaluation analytique porte sur l’amélioration des paramètres physiques de la topologie du NoC sans tenir compte de l’application qui devrait s’exécuter dessus. L’évaluation par simulation porte sur l’évaluation des performances de communication du NoC. Les résultats de simulations montrent l’efficacité de notre approche pour améliorer les performances du NoC. Nous avons également introduit une approche de modélisation par réseau à compartiments pour allouer les ressources nécessaires pour chaque tampon selon le modèle de trafic de l'application cible. Les résultats de simulations montrent l'efficacité de cette approche de modélisation pour l’allocation optimisée de l'espace tampon. Enfin, nous avons proposé une approche conjointe basée sur la théorie des systèmes dynamiques pour évaluer la performance d'un algorithme de contrôle de flux dans les NoCs. Cet algorithme permet aux éléments du NoC d’ajuster dynamiquement leur entrée en utilisant un mécanisme basé sur le contrôle de flux par rétroaction. Les résultats d’évaluations analytiques et de simulation montrent la viabilité de ce mécanisme pour éviter la congestion dans les NoCs.

Modification of modal parameters is considered the main tool for the evaluation of characteristic changes of a non stationary dynamic system. Therefore, our first interest is to obtain these modal parameters from vibration measures using identification methods. Three methods are discussed here: Proper Orthogonal Decomposition (POD), Singular Value Decomposition (SVD) and Smooth Orthogonal Decomposition (SOD). Then, in order to evaluate the mass changes in non stationary systems, three steps are proposed: instant localization of mass changes (step 1), determination of geometrical location of the mass changes (step 2) and quantification of mass changes (step 3). The Wavelet transform (WT), considered to be a time-frequency analysis, is indented in step 1. In step 2, three methods for the detection of the position of the mass changes are developed. Finally, the relative variation of the natural frequencies of the system is used to evaluate the relative variation of the mass in step 3. The efficiency of these methods is verified by numerical tests. Moreover a building experimental model, instrumented with accelerometers, is studied in the case of after-shock vibrations. These experimental tests permit to validate the methods proposed in this thesis; L'évaluation des modifications des caractéristiques d'un système dynamique non-stationnaire est étudiée suivant les modifications des paramètres modaux. Pour cela, nous étudions en premier l'obtention de ces paramètres, à l'aide des méthodes d'identification à partir des réponses vibratoires mesurées. Trois méthodes d'identification sont étudiées: la méthode de Décomposition Orthogonale Propre (POD), la méthode de Décomposition en Valeurs Singulières (SVD) et la méthode de Décomposition Orthogonale Régularisée (SOD). Ensuite, trois étapes sont considérées pour suivre les changements de masse des systèmes non-stationnaires à partir des variations des paramètres modaux: la localisation de l'instant du changement (étape 1), la détection de la position du changement (étape 2) et la quantification de la valeur du changement (étape 3). Pour l'étape 1, la transformée en ondelettes (TO) qui est une analyse temps-fréquence est appliquée. Ensuite, trois méthodes de détection de la position du changement de la masse sont développées dans l'étape 2. Enfin, la variation relative des fréquences propres est utilisée pour la quantification de la variation relative de la masse dans l'étape 3. Toutes ces méthodes ont été testées numériquement. De plus une maquette simplifiée de bâtiment a été instrumentée sous excitations de choc. Ces essais ont permis de valider les méthodes développées dans cette thèse

Data Handover is a library of functions adapted to large-scale distributed systems. It provides routines that allow acquiring resources in reading or writing in the ways that are coherent and transparent for users. We modelled the life cycle of Dho by a finite state automaton and through experiments; we have found that our approach produced an overlap between the calculation of the application and the control of the data. These experiments were conducted both in simulated mode and in real environment (Grid'5000). We exploited the GRAS library of the SimGrid toolkit. Several clients try to access the resource concurrently according the client-server paradigm. By the theory of queues, the stability of the model was demonstrated in a centralized environment. We improved, the distributed algorithm for mutual exclusion (of Naimi and Trehel), by introducing following features: (1) Allowing the mobility of processes (ADEMLE), (2) introducing shared locks (AEMLEP) and finally (3) merging both properties cited above into an algorithm summarising (ADEMLEP). We proved the properties, safety and liveliness, theoretically for all extended algorithms. The proposed peer-to-peer system combines our extended algorithms and original Data Handover model. Lock and resource managers operate and interact each other in an architecture based on three levels. Following the experimental study of the underlying system on Grid'5000, and the results obtained, we have proved the performance and stability of the model Dho over a multitude of parameters, Data Handover est une librairie de fonctions adaptée aux systèmes distribués à grande échelle. Dho offre des routines qui permettent d'acquérir des ressources en lecture ou en écriture de façon cohérente et transparente pour l'utilisateur. Nous avons modélisé le cycle de vie de Dho par un automate d'état fini puis, constaté expérimentalement, que notre approche produit un recouvrement entre le calcul de l'application et le contrôle de la donnée. Les expériences ont été menées en mode simulé en utilisant la libraire GRAS de SimGrid puis, en exploitant un environnement réel sur la plate-forme Grid'5000. Par la théorie des files d'attente, la stabilité du modèle a été démontrée dans un contexte centralisé. L'algorithme distribué d'exclusion mutuelle de Naimi et Tréhel a été enrichi pour offrir les fonctionnalités suivantes: (1) Permettre la connexion et la déconnexion des processus (ADEMLE), (2) admettre les locks partagés (AEMLEP) et enfin (3) associer les deux propriétés dans un algorithme récapitulatif (ADEMLEP). Les propriétés de sûreté et de vivacité ont été démontrées théoriquement. Le système peer-to-peer proposé combine nos algorithmes étendus et le modèle originel Dho. Les gestionnaires de verrou et de ressource opèrent et interagissent mutuellement dans une architecture à trois niveaux. Suite à l'étude expérimentale du système sous-jacent menée sur Grid'5000, et des résultats obtenus, nous avons démontré la performance et la stabilité du modèle Dho face à une multitude de paramètres

Data handover, Dho is a library of functions adapted to large-scale distributed systems. It provides routines that allow to acquire resources in reading or writing in the ways that are coherent and transparent for users. We modeled the life cycle of Dho by a finite state automaton and through experiments, we have found that our approach produced an overlap between the calculation of the application and the controle of the data. These experiments were conducted both in simulated mode and in real environment (within Grid'5000). We exploited the GRAS library of the SimGrid toolkit. Several clients try to access the resource concurrently according the client-server paradigm. By the theory of queues, the stability of the model was demonstrated in a centralized environment. We improved, the distributed algorithm for mutual exclusion (of Naimi and Trehel), by introducing following features: (1) Allowing the mobility of processes (ADEMLE), (2) introducing shared locks (AEMLEP) and finally (3) merging both properties cited above into an algorithm summarising (ADEMLEP). We proved the properties, Safety and liveliness, theoretically for all extended algorithms. The proposed peer-to-peer system combines our extended algorithms and original dho model. Lock and resource managers operate and interact each other in an architecture based on three levels. Following the experimental study of the underlying system on Grid'5000, and the results obtained, we have proved the performance and stability of the model Dho over a multitude of parameters., Data Handover, Dho est une librairie de fonctions adaptée aux systèmes distribués à grande échelle. Dho offre des routines qui permettent d'acquérir des ressources en lecture ou en écriture de façon cohérente et transparente pour l'utilisateur. Nous avons modélisé le cycle de vie de Dho par un automate d'état fini puis, constaté expérimentalement, que notre approche produit un recouvrement entre le calcul de l'application et le contrôle de la donnée. Les expériences ont été menées en mode simulé en utilisant la libraire GRAS de SimGrid puis, en exploitant un environnement réel sur la plate-forme Grid'5000. Par la théorie des files d'attente, la stabilité du modèle a été démontrée dans un contexte centralisé. L'algorithme distribué d'exclusion mutuelle de Naimi et Tréhel a été enrichi pour offrir les fonctionnalités suivantes: (1) Permettre la connexion et la déconnexion des processus (ADEMLE), (2) admettre les locks partagés (AEMLEP) et enfin (3) associer les deux propriétés dans un algorithme récapitulatif (ADEMLEP). Les propriétés de sûreté et de vivacité ont été démontrées théoriquement. Le système peer-to-peer proposé combine nos algorithmes étendus et le modèle originel dho. Les gestionnaires de verrou et de ressource opèrent et interagissent mutuellement dans une architecture à trois niveaux. Suite à l'étude expérimentale du système sous-jacent menée sur Grid'5000, et des résultats obtenus, nous avons démontré la performance et la stabilité du modèle Dho face à une multitude de paramètres.

This monograph synthesizes several studies spanning from dynamical systems in the statistical analysis of sequences, to analysis of algorithms in random trees and discrete stochastic processes. These works find applications in various fields ranging from biological sequences to linear regression models, branching processes, through functional statistics and estimates of risk indicators for insurances. All the established results use, in one way or another, the recursive property of the structure under study, by highlighting invariants such as martingales, which are at the heart of this monograph, as tools as well as objects of study., Ce mémoire est une synthèse de plusieurs études à l'intersection des systèmes dynamiques dans l'analyse statistique de séquences, de l'analyse d'algorithmes dans des arbres aléatoires et des processus stochastiques discrets. Les résultats établis ont des applications dans des domaines variés allant des séquences biologiques aux modèles de régression linéaire, processus de branchement, en passant par la statistique fonctionnelle et les estimations d'indicateurs de risque appliqués à l'assurance. Tous les résultats établis utilisent d'une façon ou d'une autre le caractère récursif de la structure étudiée, en faisant apparaître des invariants comme des martingales. Elles sont au coeur de ce mémoire, utilisées comme outils dans les preuves ou comme objets d'étude.

This thesis is dedicated to the study of iterative decoders, both for binary and non-binary low density parity check (LDPC) codes. The objective is to design low complexity and low latency decoders which have good performance in the error floor region.In the first part of the thesis, we study the recently introduced finite alphabet iterative decoders (FAIDs). Using the large number of FAIDs, we propose a decoding diversity algorithm to improve the error correction capability for binary LDPC codes with variable node degree 3 over binary symmetric channel. The decoder diversity framework allows to solve the problem of guaranteed error correction with iterative decoding, beyond the pseudo-distance of the LDPC codes. We give a detailed example of a set of FAIDs which corrects all error patterns of weight 7 or less on a (N=155,K=64,Dmin=20) short structured LDPC, while traditional decoders (BP, min-sum) fail on 5-error patterns. Then by viewing the FAIDs as dynamic systems, we analyze the behaviors of FAID decoders on chosen problematic error patterns. Based on the observation of approximate periodic trajectories for the most harmful error patterns, we propose an algorithm which combines decoding diversity with random jumps in the state-space of the iterative decoder. We show by simulations that this technique can approach the performance of Maximum LikelihoodDecoding for several codes.In the second part of the thesis, we propose a new complexity-reduced decoding algorithm for non-binary LDPC codes called trellis extended min sum (T-EMS). By transforming the message domain to the so-called delta domain, we are able to choose row-wise deviations from the most reliable configuration, while usual EMS-like decoders choose the deviations column-wise. This feature of selecting the deviations row-wise enables us to reduce the decoding complexity without any performance loss compared to EMS. We also propose to add an extra column to the trellis representation of the messages, which solves the latency issue of existing decoders. The extra column allows to compute all extrinsic messages in parallel, with a proper hardware implementation. Both the parallel and the serial hardware architectures for T-EMS are discussed. The complexity analysis shows that the T-EMS is especially suitable for high ratenon-binary LDPC codes on small and moderate fields.; Cette thèse se consacre à l'étude de décodeurs itératifs, pour des codes correcteurd'erreurs binaires et non-binaires à faible densité (LDPC). Notre objectif est de modéliserdes décodeurs de complexité faibles et de faible latence tout en garantissantde bonne performances dans la région des très faibles taux d'erreur (error floor).Dans la première partie de cette thèse, nous étudions des décodeurs itératifssur des alphabets finis (Finite Alphabet iterative decoders, FAIDs) qui ont étérécemment proposés dans la littérature. En utilisant un grand nombre de décodeursFAIDs, nous proposons un nouvel algorithme de décodage qui améliore la capacité decorrections d'erreur des codes LDPC de degré dv = 3 sur canal binaire symétrique.La diversité des décodeurs permet de garantir une correction d'erreur minimale sousdécodage itératif, au-delà de la pseudo-distance des codes LDPC. Nous donnonsdans cette thèse un exemple detailé d'un ensemble de décodeur FAIDs, qui corrigetous les évènements d'erreur de poids inférieur ou égal à 7 avec un LDPC de petitetaille (N=155,K=64,Dmin=20). Cette approche permet de corriger des évènementsd'erreur que les décodeurs traditionnels (BP, min-sum) ne parviennent pas à corriger.Enfin, nous interprétons les décodeurs FAIDs comme des systèmes dynamiques etnous analysons les comportements de ces décodeurs sur des évènements d'erreur lesplus problématiques. En nous basant sur l'observation des trajectoires périodiquespour ces cas d'étude, nous proposons un algorithme qui combine la diversité dudécodage avec des sauts aléatoires dans l'espace d'état du décodeur itératif. Nousmontrons par simulations que cette technique permet de s'approcher des performancesd'un décodage optimal au sens du maximum de vraisemblance, et ce pourplusieurs codes.Dans la deuxième partie de cette thèse, nous proposons un nouvel algorithmede décodage à complexité réduite pour les codes LDPC non-binaires. Nous avonsappellé cet algorithme Trellis-Extended Min-Sum (T-EMS). En transformant le domainede message en un domaine appelée domaine delta, nous sommes capable dechoisir les déviations ligne par ligne par rapport à la configuration la plus fiable,tandis que les décodeurs habituels comme le décodeur EMS choisissent les déviationscolonne par colonne. Cette technique de sélection des déviations ligne parligne nous permet de réduire la complexité du décodage sans perte de performancepar rapport aux approches du type EMS. Nous proposons également d'ajouter une colonne supplémentaire à la représentation en treillis des messages, ce qui résoudle problème de latence des décodeurs existants. La colonne supplémentaire permetde calculer tous les messages extrinséque en parallèle, avec une implémentationmatérielle dédiée. Nous présentons dans ce manuscrit, aussi bien les architecturesmatérielles parallèle que les architectures matérielles série pour l'exécution de notrealgorithme T-EMS. L'analyse de la complexité montre que l'approche T-EMS estparticulièrement adapté pour les codes LDPC non-binaires sur des corps finis deGalois de petite et moyenne dimensions.

An important challenge for participatory management is to manage renewable resources and biodiversity. In the framework of the decision support for participatory management of protected areas, we propose in this thesis an expert agent who provides information on the viability of the proposed solutions to help players to make a decision. This is a new application of the viability theory that provides concepts and methods for controlling a dynamic system in order to maintain the system in a set of viability constraints. Firstly, we study how the viability theory is particularly adapted to the problem of sustainable management. Sustainability analysis takes into account both the asymptotical dynamics and transient behaviors that have both to be considered in the context of environmental management systems. This study motivates the introduction of agent "viability" in the context of support participatory management. Then, we describe an algorithm of approximation of the viability kernel, which focuses on the reduction of computing time. This algorithm uses the "nearest neighbors" as a classification method, which satisfies the conditions guaranteeing the asymptotic convergence of the approximation. We compare the results obtained in cases where the theoretic viability kernel could be calculated. The accuracy of this algorithm is always higher than 90 percent. The computing time is relatively short, which is very interesting in the aim of integrating these calculations of viability kernel in tools of decision support. We also develop a software that is easy to use by players to help analyze the problem of sustainability. Players define their sustainability problem through a graphical user interface and launch simulations. The software also allows users to visualize the viability kernels and to observe the trajectories in 2D and 3D. Finally we study a viability expert agent in a game SimParc to observe these influences. We present the results provided by the viability expert agent using an abstract model which focuses on biodiversity. Then we present an experiment with and without viability expert agent., Un défi important pour la gestion participative est de gérer des ressources renouvelables et la biodiversité. Dans le cadre de l'aide la la décision pour la gestion participative des territoires protégés, nous proposons dans cette thèse un agent expert qui fournit des informations sur la viabilité des solutions envisagées pour aider les joueurs à prendre une décision. C'est une nouvelle application de la théorie de la viabilité qui propose des concepts et méthodes pour contrôler un système dynamique afin de le maintenir dans un ensemble de contraintes de viabilité. Tout d'abord, nous avons étudié en quoi la théorie de la viabilité est particulièrement adaptée la la problématique de la gestion durable. L'analyse de viabilité prend en compte à la fois les comportements asymptotiques et transitoires qui doivent tous deux être considérés dans le cadre de la gestion de systèmes environnementaux. C'est l'intérêt de cette étude qui motive l'introduction d'un agent "viabilité" dans le cadre d'aide à la gestion participative. Nous décrivons ensuite un algorithme d'approximation du noyau de viabilité qui se concentre sur la réduction du temps de calcul. Cet algorithme utilise une procédure de classification du type "plus proche voisin", qui satisfait les conditions nécessaires pour garantir la convergence asymptotique de l'approximation. Nous comparons les résultats obtenus pour des problèmes de viabilité pour lesquels les noyaux théoriques ont été calculés. La fidélité de cet algorithme est toujours supérieure à 90 %. Le temps de calcul, relativement rapide, est très intéressant dans l'objectif d'intégrer ces calculs de noyaux dans des outils d'aide à la décision. Nous développons également un support logiciel qui est facile à utiliser par les joueurs pour les aider à analyser le problème de viabilité. Les joueurs définissent leur problème de viabilité grâce à une influence interface graphique utilisateur, puis lancent les simulations. Le logiciel permet aussi de visualiser les noyaux de viabilité et d'observer les trajectoires en 2D et 3D. Enfin nous étudions un agent expert viabilité dans un jeu de SimParc pour observer ses influences. Nous présentons des résultats fournis par l'agent expert viabilité en utilisant un modèle abstrait qui est axé sur la biodiversité. Puis nous présentons une expérimentation avec et sans agent expert viabilité.

This thesis introduces a new dynamical system which generalizes the cellular automata (CA) : non-uniform cellular automata (nuCA). The nuCAs are obtained by relaxing the spatial uniformity of the local rule of CAs. The global rule is now given by a distribution of local rules. Several classes of nuCAs are defined with respect to restrictions on the distributions. Firstly, nuCAs are used to modelize structural perturbations on CAs. This allows to study the resiliency of CAs in this field. Secondly, the new model is studied for itself. In particular, a characterization of rules distributions inducing some properties (number conserving, surjectivity, injectivity, equicontinuity, ...) are given.; Cette thèse introduit un nouveau système dynamique qui généralise les automates cellulaires classiques (CA) : les automates cellulaires non-uniformes (nuCA). Les nuCA sont obtenus en relaxant l'uniformité spatiale de la règle local d'un automate cellulaire, la règle globale est alors obtenu par une distribution de règles locales. Plusieurs classes de nuCA sont identifiées en fonction de restrictions sur les distributions. Dans un premier temps, les nuCA sont utilisés pour modéliser des perturbations structurelles d'un CA. Cette approche permet d'étudier la résilience des CA dans ce cadre. Dans un deuxième temps, le nouveau modèle est étudié pour lui-même. En particulier, des caractérisations sont données sur les distributions de règles qui engendrent certaines propriétés (conservation du nombre, surjectivité, injectivité, équicontinuité, ...).