Today's networks are often characterized by a free aggregation of independent nodes. Thus, the possibility increases that a selfish party operates a node, which may violate the collaborative protocol in order to increase a personal benefit. If such violations differ from the system goals they can even be considered as attack. Current fault-tolerance techniques may weaken the harmful impact to some degree but they cannot always prevent them. Furthermore, the several architectures differ in their fault-tolerance capabilities. This emphasizes the need for approaches able to achieve collaboration from selfish nodes in distributed systems. In this PhD thesis, we consider the problem of attaining a targeted level of collaboration in a distributed architecture deployed over rational selfish nodes. They have interest in deviating from the collaborative protocol to increase a personal benefit. In order to cover a broad spectrum of systems, we do not modify the collaborative protocol itself. Instead, we propose to add a monitoring logic to inspect the correctness of a node's behaviour. The designer of the monitoring system is faced with a complex and dynamic situation. He needs to consider aspects such as the specific circumstances (e.g. message traffic), the inspection effort or the node's individual preferences. Furthermore, he should consider that each agent could be aware of the other agents' preferences as well as selfishness and perform strategic choices consequently. This complex and interdependent setup corresponds to a class of Game Theory (GT) known as Inspection Games (IG). They model the general situation where an inspector verifies through inspections the correct behaviour of another party, called inspectee. However, inspections are costly and the inspector's resources are limited. Hence, a complete surveillance is not possible and an inspector will try to minimize the inspections. In this thesis, the initial IG model is enriched by the possibility that a violation is not detected during an inspection (false negatives). Applied to distributed systems, the IG is used to model the network participants' strategy choice. As outcome, it enables to calculate system parameters to attain the desired collaboration value. The approach is designed as generic framework. It can be therefore applied to any architecture considering any selfish goal and any reliability technique. For the sake of concreteness, we will discuss the IG approach by means of the illustrative case of a Publish/Subscribe architecture. The IG framework of this thesis secures the whole collaborative protocol by a monitoring approach. This represents a new way in terms of reliability mechanisms. The applicability is furthermore supported by the software library RCourse. Simplifying robustness evaluations of distributed systems, it is suitable for model verification and parameter calibration.

Cette thèse a pour objet l'étude d'algorithmes pour des applications de réalité visuellement augmentée. Plusieurs besoins existent pour de telles applications, qui sont traités en tenant compte de la contrainte d'indistinguabilité de la profondeur et du mouvement linéaire dans le cas de l'utilisation de systèmes monoculaires. Pour insérer en temps réel de manière réaliste des objets virtuels dans des images acquises dans un environnement arbitraire et inconnu, il est non seulement nécessaire d'avoir une perception 3D de cet environnement à chaque instant, mais également d'y localiser précisément la caméra. Pour le premier besoin, on fait l'hypothèse d'une dynamique de la caméra connue, pour le second on suppose que la profondeur est donnée en entrée: ces deux hypothèses sont réalisables en pratique. Les deux problèmes sont posés dans lecontexte d'un modèle de caméra sphérique, ce qui permet d'obtenir des équations de mouvement invariantes par rotation pour l'intensité lumineuse comme pour la profondeur. L'observabilité théorique de ces problèmes est étudiée à l'aide d'outils de géométrie différentielle sur la sphère unité Riemanienne. Une implémentation pratique est présentée: les résultats expérimentauxmontrent qu'il est possible de localiser une caméra dans un environnement inconnu tout en cartographiant précisément cet environnement.

Les outils d'aide à la preuve basés sur la théorie des types permettent à l'utilisateur d'adopter soit un style fonctionnel, soit un style relationnel (c'est-à-dire en utilisant des types inductifs). Chacun des deux styles a des avantages et des inconvénients. Le style relationnel peut être préféré parce qu'il permet à l'utilisateur de décrire seulement ce qui est vrai, de s'abstraire temporairement de la question de la terminaison, et de s'en tenir à une description utilisant des règles. Cependant, une spécification relationnelle n'est pas exécutable.Nous proposons un cadre général pour transformer une spécification inductive en une spécification fonctionnelle, en extrayant à partir de la première une fonction et en produisant éventuellement la preuve de correction de la fonction extraite par rapport à sa spécification inductive. De plus, à partir de modes définis par l'utilisateur, qui permettent de considérer les arguments de la relation comme des entrées ou des sorties (de fonction), nous pouvons extraire plusieurs comportements calculatoires à partir d'un seul type inductif.Nous fournissons également deux implantations de notre approche, l'une dans l'outil d'aide à la preuve Coq et l'autre dans l'environnement Focalize. Les deux sont actuellement distribuées avec leurs outils respectifs.

Nous présentons une approche de rendu à base d'images (IBR) qui permet, à partir de photos, de naviguer librement et générer des points de vue quelconques dans des scènes urbaines. Les approches précédentes dépendent des modèles 3D et donnent lieu à des rendus de qualité réduite avec beaucoup d'artefacts. Dans cette thèse, nous proposons une approximation basée sur l'image pour compenser le manque de précision de la géométrie 3D. Nous utilisons un warp d'image guidé par des cartes de profondeur quasi-denses qui donnent lieu à beaucoup moins d'artefacts. En se basant sur cette approche, nous avons développé une méthode entièrement automatique permettant de traiter les scènes complexes. Nous sur-segmentons les images d'entrées en superpixels qui limitent les occlusions sur les bords des objets. Nous introduisons la synthèse de profondeur pour créer une approximation de cette profondeur mal reconstruite dans certaines régions et calculons les warps sur les superpixels pour synthétiser le résultat final. Nous comparons nos résultats à de nombreuses approches récentes. Nous avons analysé les artefacts de l'IBR d'un point de vue perceptif en comparant les artefacts générés par le mélange de plusieurs images avec ceux des transitions temporelles brusques et avons élaboré une méthodologie pour la sélection d'un compromis idéal entre les deux. Nous avons également analysé les distorsions perspectives et avons développé un modèle quantitatif qui permet de prédire les distorsions en fonction des paramètres de capture et de visualisation. Comme application, nous avons mis en œuvre un système de réalité virtuelle qui utilise l'IBR à la place de l'infographie traditionnelle.

Les trois piliers d'un système de reconnaissance automatique de la parole sont le lexique,le modèle de langage et le modèle acoustique. Le lexique fournit l'ensemble des mots qu'il est possible de transcrire, associés à leur prononciation. Le modèle acoustique donne une indication sur la manière dont sont réalisés les unités acoustiques et le modèle de langage apporte la connaissance de la manière dont les mots s'enchaînent.Dans les systèmes de reconnaissance automatique de la parole markoviens, les modèles acoustiques et linguistiques sont de nature statistique. Leur estimation nécessite de gros volumes de données sélectionnées, normalisées et annotées.A l'heure actuelle, les données disponibles sur le Web constituent de loin le plus gros corpus textuel disponible pour les langues française et anglaise. Ces données peuvent potentiellement servir à la construction du lexique et à l'estimation et l'adaptation du modèle de langage. Le travail présenté ici consiste à proposer de nouvelles approches permettant de tirer parti de cette ressource.Ce document est organisé en deux parties. La première traite de l'utilisation des données présentes sur le Web pour mettre à jour dynamiquement le lexique du moteur de reconnaissance automatique de la parole. L'approche proposée consiste à augmenter dynamiquement et localement le lexique du moteur de reconnaissance automatique de la parole lorsque des mots inconnus apparaissent dans le flux de parole. Les nouveaux mots sont extraits du Web grâce à la formulation automatique de requêtes soumises à un moteur de recherche. La phonétisation de ces mots est obtenue grâce à un phonétiseur automatique.La seconde partie présente une nouvelle manière de considérer l'information que représente le Web et des éléments de la théorie des possibilités sont utilisés pour la modéliser. Un modèle de langage possibiliste est alors proposé. Il fournit une estimation de la possibilité d'une séquence de mots à partir de connaissances relatives à 'existence de séquences de mots sur le Web. Un modèle probabiliste Web reposant sur le compte de documents fourni par un moteur de recherche Web est également présenté. Plusieurs approches permettant de combiner ces modèles avec des modèles probabilistes classiques estimés sur corpus sont proposées. Les résultats montrent que combiner les modèles probabilistes et possibilistes donne de meilleurs résultats que es modèles probabilistes classiques. De plus, les modèles estimés à partir des données Web donnent de meilleurs résultats que ceux estimés sur corpus.

En traitement du signal audio, l'analyse est une étape essentielle permettant de comprendre et d'inter-agir avec les signaux existants. En effet, la qualité des signaux obtenus par transformation ou par synthèse des paramètres estimés dépend de la précision des estimateurs utilisés. Cependant, des limitations théoriques existent et démontrent que la qualité maximale pouvant être atteinte avec une approche classique peut s'avérer insuffisante dans les applications les plus exigeantes (e.g. écoute active de la musique). Le travail présenté dans cette thèse revisite certains problèmes d'analyse usuels tels que l'analyse spectrale, la transcription automatique et la séparation de sources en utilisant une approche dite "informée". Cette nouvelle approche exploite la configuration des studios de musique actuels qui maitrisent la chaîne de traitement avant l'étape de création du mélange. Dans les solutions proposées, de l'information complémentaire minimale calculée est transmise en même temps que le signal de mélange afin de permettre certaines transformations sur celui-ci tout en garantissant le niveau de qualité. Lorsqu'une compatibilité avec les formats audio existants est nécessaire, cette information est cachée à l'intérieur du mélange lui-même de manière inaudible grâce au tatouage audionumérique. Ce travail de thèse présente de nombreux aspects théoriques et pratiques dans lesquels nous montrons que la combinaison d'un estimateur avec de l'information complémentaire permet d'améliorer les performances des approches usuelles telles que l'estimation non informée ou le codage pur.

La tomographie est un ensemble de techniques visant à reconstruirel'intérieur d'un objet sans toucher l'objet lui même comme dans le casd'un scanner. Les principes théoriques de la tomographie ont été énoncéspar Radon en 1917. On peut assimiler l'objet à reconstruire à une image,matrice, etc.Le problème de reconstruction tomographique consiste à estimer l'objet àpartir d'un ensemble de projections obtenues par mesures expérimentalesautour de l'objet à reconstruire. La tomographie discrète étudie le cas où lenombre de projections est limité et l'objet est défini de façon discrète. Leschamps d'applications de la tomographie discrète sont nombreux et variés.Citons par exemple les applications de type non destructif comme l'imageriemédicale. Il existe d'autres applications de la tomographie discrète, commeles problèmes d'emplois du temps.La tomographie discrète peut être considérée comme un problème d'optimisationcombinatoire car le domaine de reconstruction est discret et le nombrede projections est fini. La programmation mathématique en nombres entiersconstitue un outil pour traiter les problèmes d'optimisation combinatoire.L'objectif de cette thèse est d'étudier et d'utiliser les techniques d'optimisationcombinatoire pour résoudre les problèmes de tomographie.

Les domaines de recherche actuels, tels que l'informatique ubiquitaire et l'informatique en nuage (cloud computing), considèrent que ces environnements d'exécution sont en changement continue. Les applications dynamiques, où les composants peuvent être ajoutés et supprimés pendant l'exécution, permettent à un logiciel de s'adapter et de s'ajuster à l'évolution des environnements, et de tenir compte de l'évolution du logiciel. Malheureusement, les applications dynamiques soulèvent des questions de conception et de développement qui n'ont pas encore été pleinement explorées.Dans cette thèse, nous montrons que le dynamisme est une préoccupation transversale qui rompt avec un grand nombre d'hypothèses que les développeurs d'applications classiques sont autorisés à prendre. Le dynamisme affecte profondément la conception et développement de logiciels. S'il n'est pas manipulé correctement, le dynamisme peut " silencieusement " corrompre l'application. De plus, l'écriture d'applications dynamiques est complexe et sujette à erreur. Et compte tenu du niveau de complexité et de l'impact du dynamisme sur le processus du développement, le logiciel ne peut pas devenir dynamique sans (de large) modification et le dynamisme ne peut pas être totalement transparent (bien que beaucoup de celui-ci peut souvent être externalisées ou automatisées).Ce travail a pour but d'offrir à l'architecte logiciel le contrôle sur le niveau, la nature et la granularité du dynamisme qui est nécessaire dans les applications dynamiques. Cela permet aux architectes et aux développeurs de choisir les zones de l'application où les efforts de programmation des composants dynamiques seront investis, en évitant le coût et la complexité de rendre tous les composants dynamiques. L'idée est de permettre aux architectes de déterminer l'équilibre entre les efforts à fournir et le niveau de dynamisme requis pour les besoins de l'application.

La méthode multipôle permet d'accélérer les produits matrices-vecteurs, utilisés par les solveurs itératifs pour déterminer le comportement électromagnétique, d'un objet soumis à une onde incidente. Nos travaux ont pour but d'adapter cette méthode pour la rendre efficace sur les architectures hétérogènes contenant des GPU. Pour cela, nous utilisons une ordonnanceur dynamique, StarPU, qui effectuera la distribution des tâches de calcul au sein d'un nœud. Pour la parallélisation en mémoire distribuée, nous effectuerons un ordonnancement statique des boîtes, couplé à un ordonnancement dynamique des interactions proches.

L'authentification homme-machine est une problématique largement développée pour les télécommunications. Une authentification dans le sens "machine-homme" permettra d'assurer l'utilisateur humain assermenté du fonctionnement intègre d'une machine lors, par exemple, d'une session de vote électronique ou d'une vérification d'objet en traçabilité sécurisée. Cette thèse se focalise sur la traçabilité sécurisée sans accès (systématique) à un canal de communication. Nous décrivons différentes techniques d'authentification de produits manufacturés en nous concentrant sur une méthode de caractérisation de motifs imprimés. Pour effectivement authentifier un objet, nous montrons qu'un agent vérifieur doit s'assurer de l'intégrité du tiers et du système électronique utilisée pour la vérification. Cependant l'authenticité du système électronique lui-même reste à vérifier. La question que nous adressons alors est la suivante : comment un être humain peut-il se convaincre de l'intégrité et de l'authenticité d'un système embarqué dans un mode hors ligne ? Nous définissons deux familles de solutions. Dans la première, l'utilisateur fait appel, pour les calculs, à un dispositif auxiliaire tandis que dans la seconde l'utilisateur ne fait usage que d'un papier et d'un crayon. Pour chacune des deux familles, nous proposons un protocole d'authentification d'un système embarqué dont la puce, typiquement un FPGA ou un microcontrôleur, dépend de la configuration ou de la programmation d'une mémoire RAM