Dans cette thèse, nous abordons le problème de la génération automatique de contenu graphique avec un haut niveau de détails pour la génération de mondes. Dans cette quête du réalisme, les principaux verrous scientifiques et techniques sont : la gestion des masses de données géométriques nécessaires à la création de variétés d'objets naturels, la prise en compte des interactions en les différents objets et le contrôle utilisateur.Notre approche s'appuie sur un modèle volumique original et unificateur permettant de représenter les différents matériaux d'un terrain. Nous proposons un ensemble d'algorithmes de haut niveau, combinant des étapes de simulation pour assurer la plausibilité physique et le réalisme visuel à des techniques de génération procédurale permettant de gérer efficacement la complexité. Nos algorithmes permettent ainsi de sculpter des terrains complexes avec des grottes ou des surplombs et de générer des routes avec des tunnels et des ponts permettant le franchissement d'obstacles naturels.

Cette thèse s'intéresse au problème de préparation et de stabilisation de systèmes quantiques. Nous considérons des modèles correspondant à des expériences actuelles en électrodynamique quantique en cavité, circuits Josephson, et de contrôle quantique cohérent par laser femtoseconde. Nous posons les problèmes dans le contexte de la théorie du contrôle et nous proposons des lois de commande qui préparent ou stabilisent des états cibles. En particulier, nous nous intéressons à des états cibles qui n'ont pas d'analogue classique: des états superpositions et intriqués. De plus, nous proposons une commande pour la stabilisation d'un sous-espace de l'espace des états, contribuant ainsi au domaine de la correction d'erreur quantique. Ces résultats ont été obtenu en étroite collaboration avec des expérimentateurs. Des mesures expérimentales préliminaires sont en bon accord avec certaines prédictions théoriques de cette thèse.

Le sujet porte sur une classe de codes correcteurs d erreurs dits codes cycliques tordus, et ses applications a l'Informatique quantique et aux codes quasi-cycliques. Les codes cycliques classiques ont une structure d'idéaux dans un anneau de polynômes. Ulmer a introduit en 2008 une généralisation aux anneaux dits de polynômes tordus, une classe d'anneaux non commutatifs introduits par Ore en 1933. Dans cette thèse on explore le cas du corps a quatre éléments et de l'anneau produit de deux copies du corps a deux éléments.

La génomique comparée est essentiellement une forme de fouille de données dans des grandes collections de relations n-aires. La croissance du nombre de génomes sequencés créé un stress sur la génomique comparée qui croit, au pire géométriquement, avec la croissance en données de séquence. Aujourd'hui même des laboratoires de taille modeste obtient, de façon routine, plusieurs génomes à la fois - et comme des grands consortia attend de pouvoir réaliser des analyses tout-contre-tout dans le cadre de ses stratégies multi-génomes. Afin d'adresser les besoins à tous niveaux il est nécessaire de repenser les cadres algorithmiques et les technologies de stockage de données utilisés pour la génomique comparée. Pour répondre à ces défis de mise à l'échelle, dans cette thèse nous développons des méthodes originales basées sur les technologies NoSQL et MapReduce. À partir d'une caractérisation des sorts de données utilisés en génomique comparée et d'une étude des utilisations typiques, nous définissons un formalisme pour le Big Data en génomique, l'implémentons dans la plateforme NoSQL Cassandra, et évaluons sa performance. Ensuite, à partir de deux analyses globales très différentes en génomique comparée, nous définissons deux stratégies pour adapter ces applications au paradigme MapReduce et dérivons de nouveaux algorithmes. Pour le premier, l'identification d'événements de fusion et de fission de gènes au sein d'une phylogénie, nous reformulons le problème sous forme d'un parcours en parallèle borné qui évite la latence d'algorithmes de graphe. Pour le second, le clustering consensus utilisé pour identifier des familles de protéines, nous définissons une procédure d'échantillonnage itérative qui converge rapidement vers le résultat global voulu. Pour chacun de ces deux algorithmes, nous l'implémentons dans la plateforme MapReduce Hadoop, et évaluons leurs performances. Cette performance est compétitive et passe à l'échelle beaucoup mieux que les algorithmes existants, mais exige un effort particulier (et futur) pour inventer les algorithmes spécifiques.

Actuellement, la technologie des services Web évolue rapidement, en étant soutenue par les grands acteurs du domaine des systèmes d'information. Les applications basés sur services Web sont faiblement couplées et utilisables de façon automatique via l'utilisation d'un ensemble de normes basées sur XML. Hormis la description syntaxique des messages, il est nécessaire d'avoir une description sémantique du comportement des services. En effet, lors de la conception d'un service ou lors d'une composition de services, il est important de vérifier la conformité avec un cahier des charges. L'enrichissement des descriptions des services par l'inclusion de leurs comportements est de plus en plus important. Ce comportement peut être décrit par des protocoles métier représentant les séquences possibles d'échanges de messages. Les services Web utilisent des politiques de contrôle d'accès (ACP) pour restreindre l'accès à des consommateurs autorisés. Ces politiques doivent faire partie de la description du service. Dans cette thèse, l'analyse d'interopérabilité en termes de contrôle d'accès après la formalisation des services Web annotés avec les politiques de contrôle d'accès est réalisée. Nous présentons une approche pour intégrer les outils de vérification dans l'architecture de contrôle d'accès de façon à garantir une interaction sans erreurs. Les politiques et les crédits sont présentés comme une ontologie afin de bénéficier de la flexibilité offerte par subsomption sur des concepts. La chorégraphie des services Web est utilisée dans la phase de conception d'applications pair à pair complexes dans lesquelles chaque pair peut être implémenté par un service Web. Par conséquent, la sélection des services Web pour l'implémentation de chorégraphie en utilisant l'approche de vérification de compatibilité avec contrôle d'accès est l'un des objectifs de notre recherche. Dans ce travail, les modèles de protocole métier du service Web sont étendus en ajoutant des informations au message sur chaque transition du service dans lequel ce message sera envoyé ou reçu. Nous définissons et vérifions la compatibilité des services Web afin de voir si (et comment) plusieurs services peuvent avoir des interactions en fonction de leurs protocoles. Cette approche aidera les concepteurs à choisir des services Web de manière simple et à vérifier s'ils peuvent mettre en œuvre la chorégraphie nécessaire en vérifiant la compatibilité avec notre approche.

L'objectif de cette thèse est la recherche de nouvelles techniques de génération de contenu numérique pour des applications de jeu vidéo. Le manque de variété de terrains, d'objets et de détails affecte fortement le réalisme des paysages de synthèse.Dans ce contexte, un des principaux goulots d'étranglements est la modélisation des ressources graphiques permettant de créer les scènes. Afin de simplifier et d'accélérer cette tâche, nous présentons des méthodes permettant de générer automatiquement du contenu graphique pour créer de grands paysages à la fois complexes et originaux.Notre première approche permet de créer et d'éditer rapidement des variétés d'objets à partir d'un modèle initial fourni par un graphiste, sous la contrainte d'une représentation avec très peu de triangles. Nous présentons également une méthode de génération procédurale des variétés d'objets. Ensemble, ces méthodes permettent de créer aussi bien des variétés de formes naturelles que des ouvrages d'arts tels que des routes, des ponts et des tunnels capables de s'adapter automatiquement au relief d'un paysage.Nous proposons une autre méthode, s'appuyant sur une simulation physique et thermique, pour créer des paysages hivernaux évoluant au cours du temps en fonction des conditions climatiques. Cette approche permet de suivre l'évolution du manteau neigeux ainsi que l'épaisseur de la glace qui se forme en surface d'un lac.

This thesis addresses the problems of phonemic variability and confusability from the pronunciation modeling perspective for an automatic speech recognition (ASR) system. In particular, several research directions are investigated. First, automatic grapheme-to- phoneme (g2p) and phoneme-to-phoneme (p2p) converters are developed that generate alternative pronunciations for in-vocabulary as well as out-of-vocabulary (OOV) terms. Since the addition of alternative pronunciation may introduce homophones (or close homophones), there is an increase of the confusability of the system. A novel measure of this confusability is proposed to analyze it and study its relation with the ASR performance. This pronunciation confusability is higher if pronunciation probabilities are not provided and can potentially severely degrade the ASR performance. It should, thus, be taken into account during pronunciation generation. Discriminative training approaches are, then, investigated to train the weights of a phoneme confusion model that allows alternative ways of pronouncing a term counterbalancing the phonemic confusability problem. The objective function to optimize is chosen to correspond to the performance measure of the particular task. In this thesis, two tasks are investigated, the ASR task and the KeywordSpotting (KWS) task. For ASR, an objective that minimizes the phoneme error rate is adopted. For experiments conducted on KWS, the Figure of Merit (FOM), a KWS performance measure, is directly maximized.

L'objectif de cette thèse est double : 1) contribuer à la production de connaissances dans le champ théorique de la didactique professionnelle sur les activités liées aux systèmes vivants ; 2) aider à la conception, à l'ingénierie pédagogique et à l'évaluation de l'EVAH VirTeaSy. L'examen de la littérature dans le domaine des EVAH dentaires montre que les EVAH " haptiques " semblent être les plus pertinents pour répondre aux problématiques de formation en implantologie. Cependant, bien que des études montrent leur efficacité du point de vue de l'apprentissage, il reste des problèmes à résoudre en termes de méthodologie de conception. En effet, la démarche de conception s'appuie couramment sur des collaborations entre experts métiers et informaticiens qui aboutissent au développement d'EVAH technocentrés. Afin de contourner les écueils constatés dans ce type de démarche, nous choisissons d'inclure les sciences humaines sur l'ensemble du processus de conception de l'EVAH. Pour identifier les compétences à viser dans l'EVAH, nous mobilisons, dans le cadre de la didactique professionnelle, une analyse de l'activité. Celle-ci se finalise par l'identification de la structure conceptuelle de la situation reposant sur des concepts organisateurs de l'activité en liens avec des variables et des indicateurs. Notre première étude s'attache ainsi à identifier la structure conceptuelle de la situation en implantologie dentaire. Au cours de situations réelles de pose d'implant dentaire, des données d'enregistrement ont été recueillies et complétées par des verbalisations obtenues lors d'entretiens d'auto-confrontation. L'analyse des données à l'aide de la méthodologie des catégories conceptualisantes nous a permis de faire émerger les concepts organisant l'activité des dix chirurgiens-dentistes observés. L'activité d'implantologie consiste à réaliser un compromis entre le concept organisateur " d'émergence " qui permet de réaliser le projet prothétique et le concept " d'ancrage " qui permet au projet prothétique de durer dans le temps. Ces deux concepts n'étant pas toujours convergents. La conception de VirTeaSy s'appuie sur les résultats de l'étude 1 et se réalise grâce à une méthodologie en cinq étapes. Notre expérience de cette mise en œuvre méthodologique montre qu'il faut constamment faire des choix. Ces choix reposent dans un premier temps sur la littérature et conduisent à définir des éléments de conception généraux. Ces éléments sont ensuite spécifiés à l'aide des résultats de l'analyse de l'activité, celle-ci prend alors toute sa pertinence afin que l'EVAH traduise les compétences-clefs que les apprenants doivent construire pour être efficaces. L'étude 2 porte sur le transfert d'apprentissage du virtuel au réel. Pour ce faire, trente-deux dentistes sont répartis de façon aléatoire dans trois groupes : un groupe (n=10) nommé GRV formé dans VirTeaSy, un groupe (n=11) nommé GT formé de manière traditionnelle et un groupe (n=11) nommé contrôle (GC) ne recevant aucune formation. Tous les sujets sont novices en implantologie dentaire. Une semaine après que chaque groupe ait suivit sa formation, tous les sujets réalisent la tâche de réinvestissement consistant à poser un implant sur un cadavre humain. Pour chaque sujet, nous mesurons, à l'aide d'un scanner, la différence entre la performance demandée et la performance réalisée. Les mesures portent sur l'angulation, l'émergence et la centration. Nos résultats ne montrent pas de différence significative entre les trois groupes. Des prolongements à cette thèse sont en cours de mise en œuvre. Il s'agit : 1) d'étendre l'analyse de l'activité à une population internationale ; 2) d'évaluer VirTeaSy grâce à différents protocoles incluant les fonctionnalités issues de l'analyse de l'activité ; 3) d'élargir le périmètre de formation de VirTeaSy à l'odontologie.

Les entreprises dont le cœur de métier est orienté vers la conception et la production de systèmes réputés complexes cherchent en permanence à améliorer leur position sur des marchés généralement mouvants face à la concurrence internationale. Une des solutions possibles consiste à déployer, améliorer et gérer des processus d'Ingénierie Système. Entre autres avantages, les entreprises peuvent par ce biais espérer gagner à la fois en termes de qualité de leurs prestations et de réactivité avec laquelle elles les fournissent.Ce déploiement nécessite cependant de porter une attention particulière aux besoins, capacités et motivations des ressources et organisations, tant internes qu'externes à l'entreprise, devant être impliqués dans le déploiement ou l'exécution de ces processus. De fait, la maîtrise de leur interopérabilité doit être considérée comme un facteur clef de la réussite du déploiement. Par ailleurs, comme le déploiement de processus appelle à structurer le travail, à modifier l'organisation et le fonctionnement même des entreprises, ces dernières doivent être en mesure de mettre en œuvre des efforts importants de compréhension, d'anticipation, d'adaptation voire de gestion du changement. Elles se trouvent alors souvent dépourvues face au peu de solutions pragmatiques disponibles et applicables réellement pour déployer des processus en milieu industriel.Pour répondre à ces besoins, les travaux de recherche développés au cours de cette thèse ont pour objectif de fournir un cadre méthodologique et technique permettant de lever certains des verrous empêchant ou freinant la réussite du déploiement de processus. Ils sont appliqués ici au déploiement de processus d'Ingénierie Système dans un contexte aéronautique. Ils concernent plus particulièrement les processus d'ingénierie de produits de type hélicoptère et des services associés.La contribution globale de ces travaux consiste donc à définir un guide méthodologique outillé pour assister le déploiement de processus dans une entreprise multi-sites et pluridisciplinaire. Ce guide inclut :* Une analyse comparative détaillée des standards de l'Ingénierie Système applicable en aéronautique,* Un méta-modèle permettant d'établir une vision/compréhension partagée des concepts nécessaires au déploiement,* Un modèle de maturité permettant de connaitre le degré de préparation de l'entreprise pour le déploiement,* Une méthodologie de déploiement formalisée (BPMN 2.0 et modèle formel sous-jacent) facilement automatisable et non ambiguë,* Une méthodologie d'évaluation de l'interopérabilité des ressources et des unités d'organisations à impliquer dans un processus à déployer, formalisée mathématiquement et outillée entre autres par des questionnaires types facilitant son application immédiate,* Des modèles de processus et en particulier celui de définition des exigences réalisé pour valider la méthodologie de déploiement,* Un ensemble cohérent et interopérable de solutions informatiques comprenant un moteur de workflow, des outils de modélisation, des outils d'évaluation de la maturité et de l'interopérabilité, une application récupérant la connaissance des modèles et un générateur de documents.

Within Virtual Reality Environments (VREs), spatial relationships among objects convey fundamental knowledge about the environment, namely direction ("left", "right", "front of"), distance ("near", "far"), topology ("inside", "disjoint"), and projection ("between", "surrounded by"). Modelling spatial relationships is critical in a variety of applications of VREs, such as human learning environments, virtual museums, or navigation-aids systems. However, spatial relationships have been considered as abstract information and thus, difficult to specify. Addressing this issue, this thesis proposes an approach to model spatial relationships among virtual objects in VREs. First, we formalise a formal model of spatial relationships dedicated to VREs. Second, we provide a language and a framework to specify spatial relationships at a conceptual level. Finally, we apply our model to specify spatial relations in two real applications: Virtual Physics Laboratory -- a VRE for learning physics, and BrestCoz -- an application for visiting Brest harbour in the 18th century. We claim that the proposed language is a relevant basis to specify spatial constraints related to activities of agents and users within VREs.