Dans le contexte économique actuel, les entreprises font face à de nouveaux problèmes en termes d'interopérabilité, du fait de besoins croissants de collaboration eBusiness dans les écosystèmes numériques auxquels elles appartiennent. Elles ont également besoins de pouvoir rentabiliser et faire évoluer les applications internes existantes. De plus, l'établissement rapide d'une collaboration numérique avec un membre de leur écosystème, limitée dans le temps, ne devrait pas nécessiter de modification de leurs infrastructures de communications et de leurs applications pour pouvoir échanger information et connaissance. D'un côté, les solutions actuelles sont de moins en moins adaptées pour faire face ni aux besoins croissants d'interopérabilité dans des environnements de plus en plus complexes. D'un autre côté, il n'est pas envisageable de remplacer les standards et les cadres d'interopérabilité actuellement utilisés en proposant des innovations de rupture. Les travaux de recherches réalisés dans le cadre de la thèse " Interopérabilité des applications techniques d'entreprise " concernent le développement d'une approche innovante pour construire un cadre d'interopérabilité des applications d'entreprise basé sur l'utilisation simultanée et cohérente des standards d'interopérabilité d'un écosystème et des technologies associées. L'objectif est l'interopérabilité " pragmatique ". L'approche innovante propose s'appuie sur les apports conjugués de l'ingénierie par les modèles, de la modélisation d'entreprise, des ontologies et des architectures orientées services. Elle promeut l'utilisation des commodités du WEB, basées sur des standards ouverts et gouvernés. Ce faisant, la préservation sémantique entre les standards de l'écosystème considéré, les artefacts d'ingénierie des applications et les infrastructures de communication est cruciale. Aussi l'approche innovante proposée inclut-elle le concept "d'hyper modèle étendu", qui a été développée dans le cadre de cette thèse, et dont l'usage est illustré dans le cadre particulier des applications de gestion du cycle de vie des produits industriels, au sein de l'entreprise étendue.

La reconnaissance automatique des émotions dans la parole est un sujet de recherche relativement récent dans le domaine du traitement de la parole, puisqu'il est abordé depuis une dizaine d'années environs. Ce sujet fait de nos jours l'objet d'une grande attention, non seulement dans le monde académique mais aussi dans l'industrie, grâce à l'augmentation des performances et de la fiabilité des systèmes. Les premiers travaux étaient fondés sur des donnés jouées par des acteurs, et donc non spontanées. Même aujourd'hui, la plupart des études exploitent des séquences pré-segmentées d'un locuteur unique et non une communication spontanée entre plusieurs locuteurs. Cette méthodologie rend les travaux effectués difficilement généralisables pour des informations collectées de manière naturelle.Les travaux entrepris dans cette thèse se basent sur des conversations de centre d'appels, enregistrés en grande quantité et mettant en jeu au minimum 2 locuteurs humains (un client et un agent commercial) lors de chaque dialogue. Notre but est la détection, via l'expression émotionnelle, de la satisfaction client. Dans une première partie nous présentons les scores pouvant être obtenus sur nos données à partir de modèles se basant uniquement sur des indices acoustiques ou lexicaux. Nous montrons que pour obtenir des résultats satisfaisants une approche ne prenant en compte qu'un seul de ces types d'indices ne suffit pas. Nous proposons pour palier ce problème une étude sur la fusion d'indices de types acoustiques, lexicaux et syntaxico-sémantiques. Nous montrons que l'emploi de cette combinaison d'indices nous permet d'obtenir des gains par rapport aux modèles acoustiques même dans les cas ou nous nous basons sur une approche sans pré-traitements manuels (segmentation automatique des conversations, utilisation de transcriptions fournies par un système de reconnaissance de la parole). Dans une seconde partie nous remarquons que même si les modèles hybrides acoustiques/linguistiques nous permettent d'obtenir des gains intéressants la quantité de données utilisées dans nos modèles de détection est un problème lorsque nous testons nos méthodes sur des données nouvelles et très variées (49h issus de la base de données de conversations). Pour remédier à ce problème nous proposons une méthode d'enrichissement de notre corpus d'apprentissage. Nous sélectionnons ainsi, de manière automatique, de nouvelles données qui seront intégrées dans notre corpus d'apprentissage. Ces ajouts nous permettent de doubler la taille de notre ensemble d'apprentissage et d'obtenir des gains par rapport aux modèles de départ. Enfin, dans une dernière partie nous choisissons d'évaluées nos méthodes non plus sur des portions de dialogues comme cela est le cas dans la plupart des études, mais sur des conversations complètes. Nous utilisons pour cela les modèles issus des études précédentes (modèles issus de la fusion d'indices, des méthodes d'enrichissement automatique) et ajoutons 2 groupes d'indices supplémentaires : i) Des indices " structurels " prenant en compte des informations comme la durée de la conversation, le temps de parole de chaque type de locuteurs. ii) des indices " dialogiques " comprenant des informations comme le thème de la conversation ainsi qu'un nouveau concept que nous nommons " implication affective ". Celui-ci a pour but de modéliser l'impact de la production émotionnelle du locuteur courant sur le ou les autres participants de la conversation. Nous montrons que lorsque nous combinons l'ensemble de ces informations nous arrivons à obtenir des résultats proches de ceux d'un humain lorsqu'il s'agit de déterminer le caractère positif ou négatif d'une conversation

This thesis focuses on the design of interactive paper interfaces for supporting musical creation. Music composition has been deeply influenced by the computational power brought by computers but despite the use of software to create new sounds or work with symbolic notation, composers still use paper in their creative process. Interactive paper creates new opportunities for combining expression on paper and computation. However, designing for highly individual creative practitioners who use personal musical representations is challenging. In this thesis, I argue that composers need personal and adaptable structures on paper in which they can express and explore musical ideas. I first present three field studies (Chapter 3) with contemporary composers that examined the use of paper and the computer during the composition process and how linking the two media supports exploration of musical ideas. I then describe a participatory design study that investigates the use of formal musical representations (Chapter 4) for creating new paper interfaces that extend computer-aided composition tools. I introduce Paper Substrates (Chapter 5), interactive paper components that provide modular structures for interacting with personal representations of computer-based musical data. I detail tools that we created to develop paper applications with the Paper Substrates approach. Several examples illustrate the creation of personal structures and musical content that can still be interpreted by computer-aided composition software. I then describe a structured observation study with 12 composers who used Polyphony to compose a short electroacoustic piece (Chapter 6). Polyphony is a unified user interface that integrates interactive paper and electronic user interfaces for composing music. The study allowed us to systematically observe and compare their compositional processes. Finally, I report on a research and creation project with the composer Philippe Leroux during the composition of his piece Quid sit musicus (Chapter 7). Several work sessions with the composer and a musical assistant lead to the design of new paper- based interfaces for generating composition material, synthesizing sounds and controlling the spatialization from handwritten gestures from calligraphic gestures over an old manuscript.

Depuis une vingtaine d'années, les développements dans les technologies de l'information ont fait évoluer les paradigmes de l'informatique. L'arrivée d'approches telles que l'informatique diffuse ont fait émerger de nouvelles technologies permettant d'améliorer la qualité des interactions avec les systèmes informatisés. Toutefois, la démocratisation de l'informatique diffuse et la mise en place des espaces intelligents rencontrent un bon nombre de problèmes. Le nombre important de composantes matérielles et logicielles et leurs natures hétérogènes contribuent à la complexité de déploiement et de gestion de ces milieux, entraînant des coûts élevés. Cette thèse vise à contribuer à la gestion logicielle des espaces intelligents par la réduction de la complexité des tâches de gestion. Notre proposition consiste en une approche autonome de la gestion logicielle, fondée sur l'approche de l'informatique diffuse autonome. Dans le cadre de ce travail, nous proposons une solution utilisant les informations contextuelles des milieux, afin de déterminer quelle répartition des logiciels parmi les appareils des milieux correspond le mieux au besoin des applications, des caractéristiques propres des environnements et, non le moindre, des modalités et préférences d'interaction des utilisateurs de ces milieux. La solution proposée a été implémentée et évaluée à l'aide d'une série de tests et de mises en situation d'organisation logicielle.

Les sciences humaines et le progrès social ne peuvent pas se poursuivre sans collaboration. Avec le développement rapide des technologies de l'information et la popularité des appareils intelligents, le travail collaboratif est beaucoup plus simple et plus fréquents que jamais. Les gens peuvent travailler ensemble sans tenir compte de leur emplacement/ location géographique ou de la limitation de temps. Les environnements de travail de collaboration basés sur le Web sont conçus et consacrés à supporter/soutenir le travail individuel et le travail en groupe dans divers domaines: la recherche, les affaires, l'éducation, etc. N'importe quelle activité dans un système d'information produit un ensemble de traces. Dans un contexte de travail collaboratif, de telles traces peuvent être très volumineuses et hétérogènes. Pour un Environnement de Travail Collaboratif (ETC) typique Basé sur le Web, les traces sont principalement produites par des activités collaboratives ou des interactions collaboratives et peuvent être enregistrées. Les traces modélisées ne représentent pas seulement la connaissance, mais aussi l'expérience acquise par les acteurs via leurs interactions mutuelles ou les interactions qu'ils ont avec le système. Avec la complexité croissante de la structure de groupe et les besoins fréquents de collaboration, les interactions existantes deviennent de plus en plus difficiles à saisir et à analyser. Or, pour leurs travaux futurs, les gens ont souvent besoin de récupérer des informations issues de leurs activités de collaboration précédentes. Cette thèse se concentre sur la définition, la modélisation et l'exploitation des différentes traces dans le contexte d'Environnement de Travail Collaboratif et en particulier aux Traces Collaboratives dans l'espace de travail partagé de groupe (ou l'espace de travail collaboratif). Un modèle de traces de collaboration qui peuvent efficacement enrichir l'expérience du groupe et aider à la collaboration de groupe est proposé et détaillé. Nous présentons ensuite et définissons un type de filtre complexe comme un moyen possible d'exploiter ces traces. Plusieurs scénarios de base d'exploitation des traces collaboratives sont présentés. Pour chacun d'entre eux, nous présentons leurs effets et les avantages procurés par ces effets dans l'environnement de travail collaboratif. En effet, un cadre de l'exploitation des traces général est introduit et nous expliquons mis en œuvre dans un ETC. Trois approches collaboratives générant des traces sont discutées à l'aide d'exemples: l'Analyse SWOT, l'intégration de modèle de maturité de la capacité (CMMI) et le Système de Recommandation de Groupe. Une expérimentation de ce modèle a été réalisée dans le cadre de la plate-forme collaborative E-MEMORAe2.0. Cette expérience montre que notre modèle de trace collaborative et le cadre d'exploitation proposé pour l'environnement de travail collaboratif peuvent faciliter à la fois le travail personnel et de groupe. Notre approche peut être appliquée comme un moyen générique pour traiter différents sujets et problèmes, qu'il s'agisse de collaboration ou de l'exploitation des traces laissées dans un ECT.

In the thesis, we address the fundamental problem of opportunistic spectrum access in a multi-channel communication system. Specifically, we consider a communication system in which a user has access to multiple channels, but is limited to sensing and transmitting only on one at a given time. We explore how the smart user should exploit past observations and the knowledge of the stochastic properties of these channels to maximize its transmission rate by switching channels opportunistically. Formally, we provide a generic analysis on the opportunistic spectrum access problem by casting the problem into the restless multi-armed bandit (RMAB) problem, one of the most well-known generalizations of the classic multi-armed bandit (MAB) problem, which is of fundamental importance in stochastic decision theory. Despite the significant research efforts in the field, the RMAB problem in its generic form still remains open. Until today, very little result is reported on the structure of the optimal policy. Obtaining the optimal policy for a general RMAB problem is often intractable due to the exponential computation complexity. Hence, a natural alternative is to seek a simple myopic policy maximizing the short-term reward. Therefore, we develop three axioms characterizing a family of functions which we refer to as regular functions, which are generic and practically important. We then establish the optimality of the myopic policy when the reward function can be expressed as a regular function and the discount factor is bounded by a closed-form threshold determined by the reward function. We also illustrate how the derived results, generic in nature, are applied to analyze a class of RMAB problems arising from multi-channel opportunistic access. Next, we further investigate the more challenging problem where the user has to decide the number of channels to sense in each slot in order to maximize its utility (e.g., throughput). After showing the exponential complexity of the problem, we develop a heuristic v-step look-ahead strategy. In the developed strategy, the parameter v allows to achieve a desired tradeoff between social efficiency and computation complexity. We demonstrate the benefits of the proposed strategy via numerical experiments on several typical settings.

Depuis quelques années, les grappes équipées de processeurs graphiques GPUs sont devenues des outils très attrayants pour le calcul parallèle haute performance. Dans cette thèse, nous avons conçu des algorithmes itératifs parallèles pour la résolution de systèmes linéaires et non linéaires creux de très grandes tailles sur grappes de GPUs. Dans un premier temps, nous nous sommes focalisés sur la résolution de systèmes linéaires creux à l'aide des méthodes itératives CG et GMRES. Les expérimentations ont montré qu'une grappe de GPUs est plus performante que son homologue grappe de CPUs pour la résolution de systèmes linéaires de très grandes tailles. Ensuite, nous avons mis en oeuvre des algorithmes parallèles synchrones et asynchrones des méthodes itératives Richardson et de relaxation par blocs pour la résolution de systèmes non linéaires creux. Nous avons constaté que les meilleurs solutions développées pour les CPUs ne sont pas nécessairement bien adaptées aux GPUs. En effet, les simulations effectuées sur une grappe de GPUs ont montré que les algorithmes Richardson sont largement plus efficaces que ceux de relaxation par blocs. De plus, elles ont aussi montré que la puissance de calcul des GPUs permet de réduire le rapport entre le temps d'exécution et celui de communication, ce qui favorise l'utilisation des algorithmes asynchrones sur des grappes de GPUs. Enfin, nous nous sommes intéressés aux grappes géographiquement distantes pour la résolution de systèmes linéaires creux. Dans ce contexte, nous avons utilisé la méthode de multi-décomposition à deux niveaux avec GMRES parallèle adaptée aux grappes de GPUs. Celle-ci utilise des itérations synchrones pour résoudre localement les sous-systèmes linéaires et des itérations asynchrones pour résoudre la globalité du système linéaire.

La Théorie de la Relativité (TRR), est une théorie particulièrement contre-intuitive dont les implications sont inaccessibles à l'expérience sensible humaine ; ce qui pose un certain nombre de difficultés de compréhension aux étudiants. Cependant, la Réalité Virtuelle (RV) offre une approche intéressante en permettant à un utilisateur d'être immergé et d'interagir dans un monde virtuel où la vitesse de la lumière est ramenée à 1 m/s. Les phénomènes relativistes deviennent ainsi directement accessibles par ses sens. Cette caractéristique, point départ de nos travaux, permet alors d'appréhender les phénomènes relativistes par une expérience " par la pratique ". L'enjeu de notre travail porte plus précisément sur la définition de moyens et de méthodes intégrés dans une plate-forme immersive permettant d'appréhender les phénomènes relativistes. Dans ce contexte, nous proposons, tout d'abord, des méthodes novatrices pour simuler les phénomènes relativistes sur un nombre quelconque d'objets en mouvement arbitraire et tenant compte de la dynamique relativiste des objets dans la scène, notamment durant leurs interactions. Nous nous focalisons sur les effets qui déforment les objets vus par l'observateur, à savoir le délai de propagation des photons, la relativité des longueurs et l'effet d'aberration. Nous définissons ensuite des méthodes pour intégrer une simulation relativiste dans un environnement immersif basé intrinsèquement sur un monde newtonien. Nous proposons également une plate-forme expérimentale dans laquelle sont intégrées des méthodes d'interaction utilisées pour mettre en scène un " jeu sérieux ", ici un billard relativiste. Enfin, nous démontrons la portée de notre outil expérimental par deux voies : l'une concerne l'utilisation de l'application dans des évaluations de didactique et l'autre concerne un exemple d'extension de l'outil pour mettre en lumière un autre aspect de la Physique relativiste : la relation entre vitesse et énergie.

L'imagerie satellite permet aujourd'hui l'acquisition d'un nombre croissant de données dont l'augmentation des résolutions spatiale et temporelle permet de caractériser de plus en plus finement une scène et son évolution. Dans ce contexte, les méthodes de détection des changements apparus entre deux scènes sont particulièrement étudiées. Elles sont généralement basées sur les différences radiométriques entre les images. Cependant, ces méthodes s'avèrent souvent peu robustes à des changements radiométriques non pertinents tels que ceux induits par la variation des conditions d'acquisition des images. L'objectif de cette thèse est ainsi de développer une méthode alternative, basée sur la recherche des changements d'élévation de la scène. L'élévation représente en effet une information pertinente et adaptée, notamment dans un contexte de détection des changements de type urbain (construction, destruction ou modification d'infrastructures). Pour répondre à des besoins en analyse d'image qui nécessitent des résultats rapides et fiables, la méthode que nous proposons est une chaîne de traitements complète et automatique basée sur l'exploitation de couples d'image satellites stéréoscopiques très haute résolution permettant la génération et la comparaison de Modèles Numériques de Surface (MNS). Afin de limiter les fausses alarmes de changements dues aux erreurs liées à la génération des MNS, une étape clé de cette thèse a consisté à augmenter la précision des MNS, notamment à travers la prise en compte des zones d'occlusions et de mauvaise corrélation. La méthode de génération des MNS à ainsi été améliorée et une technique innovante de fusion des deux MNS provenant du même couple d'images a été développée. La comparaison des MNS générés avec un MNS LiDAR montre que notre approche permet une nette augmentation de la qualité des MNS, les erreurs de corrélation sont réduites tandis que les zones d'occlusion sont précisément localisées.La méthode de détection des changements d'élévation est, quant à elle, basée sur une labellisation par optimisation des pixels du MNS différentiel calculé à partir des MNS produits à chaque date. Cette étape permet de mettre en évidence les vrais changements de la scène parmi le bruit résiduel des MNS. Les résultats obtenus sur différents sites testés montrent que plus de 80% des changements de taille supérieure à 15 pixels x 15 pixels (ou 100 m² avec des images très haute résolution) sont détectés par notre méthode, avec moins de 20% d'erreurs. Nous montrons cependant que ces résultats dépendent principalement du paramètre de régularisation de la détection des changements, qui contrôle le taux de fausses alarmes par rapport au taux de bonnes détections du résultat.

Le travail présenté dans ce mémoire s'inscrit dans le domaine des Environnements Informatiques pour l'Apprentissage Humain (EIAH), plus précisément celui de l'ingénierie des EIAH dans le cadre d'une approche de type " Learning Design ". Cette approche propose de construire des EIAH à partir de la description formelle d'une activité d'apprentissage. Elle suppose l'existence d'un langage de modélisation communément appelé EML (Educational Modelling Language) et d'un moteur capable d'interpréter ce langage. LDL est le langage sur lequel nous avons travaillé, en relation avec l'infrastructure LDI intégrant un moteur d'interprétation de LDL. L'EML est utilisé pour produire un scénario, modèle formel d'une activité d'apprentissage. L'EIAH servant de support au déroulement de l'activité décrite dans le scénario est alors construit de manière semi-automatique au sein de l'infrastructure associée au langage selon le processus suivant : le scénario est créé lors d'une phase de conception ; il est instancié et déployé sur une plate-forme de services lors d'une phase d'opérationnalisation (choix des participants à l'activité, affectation des rôles, choix des ressources et services) ; le scénario instancié et déployé est pris en charge par le moteur qui va l'interpréter pour en assurer l'exécution. Dans ce cadre, l'activité se déroule conformément à ce qui a été spécifié dans le scénario. Or il est impossible de prévoir par avance tout ce qui peut se produire dans une activité, les activités étant par nature imprévisibles. Des situations non prévues peuvent survenir et conduire à des perturbations dans l'activité, voire à des blocages. Il devient alors primordial de fournir les moyens de débloquer la situation. L'enseignant peut par ailleurs vouloir exploiter une situation ou une opportunité en modifiant l'activité en cours d'exécution. C'est le problème qui est traité dans cette thèse : il s'agit de fournir les moyens d'adapter une activité " à la volée ", c'est-à-dire pendant son exécution, de manière à pouvoir gérer une situation non prévue et poursuivre l'activité. La proposition que nous formulons s'appuie sur la différentiation entre les données convoquées dans chacune des trois phases du processus de construction de l'EIAH : la conception, l'opérationnalisation et l'exécution. Nous exhibons un modèle pour chacune de ces phases, qui organise ces données et les positionne les unes par rapport aux autres. Adapter une activité " à la volée " revient alors à modifier ces modèles en fonction des situations à traiter. Certaines nécessitent la modification d'un seul de ses modèles, d'autres conduisent à propager les modifications d'un modèle vers un autre. Nous considérons l'adaptation " à la volée " comme une activité à part entière menée, en parallèle de l'activité d'apprentissage, par un superviseur humain qui dispose d'un environnement adéquat pour observer l'activité, détecter les éventuels problèmes et y remédier par intervention dans l'activité d'apprentissage en modifiant les modèles qui la spécifient. Pour développer les outils support à la modification et les intégrer dans l'infrastructure LDI, nous avons eu recours à des techniques de l'Ingénierie Dirigée par les Modèles. Les modèles manipulés dans ces outils en sont ainsi des données à part entière : les outils réalisés n'en offrent ainsi que plus de flexibilité et d'abstraction. Les modèles sont alors exploités comme des leviers pour atteindre et modifier les données ciblées par l'adaptation.