Les progrès technologiques ont permis d'abaisser la frontière entre image réelle et image virtuelle à tel point que les différencier devient difficile. Si la réalité virtuelle évolue au rythme des progrès technologiques, la réalité augmentée, passage du virtuel vers le réel, n'en est qu'à ses débuts. Le but de cette thèse est d'assurer la transition entre le monde virtuel et réel grâce à un système procam (projecteur caméra) pour améliorer l'apparence visuelle d'un objet. La position de l'objet est estimée en projetant une mire codée pour déterminer des points de correspondance entre les caméras et le projecteur sur un objet sans texture (les détecteurs classiques de points d'intérêt sont inefficaces sur de tels objets). Nous combinons l'étalonnage du système et ces points pour estimer la position 3D de l'objet, et ensuite le recalons avec un modèle de points plus fin, issu d'un scanner ou d'un modèle de CAO. La synthèse de vue est réalisée et l'image synthétisée est projetée sur l'objet. De tels outils permettent de générer des textures virtuelles, temporaires (il suffit d'éteindre le projecteur pour enlever la texture de l'objet), qui peuvent décrire l'usure de la texture ou l'objet sous son apparence d'origine.

Depuis le début des années 80, les bases de données biologiques n'ont cessé de gagner en volume. Une recherche sur ces bases qui ne prenait que quelques minutes peut désormais nécessiter plusieurs jours. En parallèle, la communauté de recherche en bioinformatique s'est développée et des laboratoires spécialisés sont nés partout dans le monde. La collaboration et l'échange de données entre équipes de recherche parfois géographiquement très éloignées a conduit à considérer la grille comme un moyen adapté à la fois aux nouveaux besoins en terme de puissance de calcul mais aussi comme outil de partage et de distribution des données biologiques entre chercheurs. L'utilisation de la grille pour la recherche en biologie et bioinformatique est un atout considérable, cependant de nouvelles problématiques apparaissent quant `a la gestion des données ainsi que dans l'ordonnancement des tâches qui doit prendre en compte la taille et la disponibilité des données. Cette thèse aborde ces problématiques nouvelles en prenant en compte les spécificités des bases de données biologiques pour une utilisation efficace de la grille. Nous montrons l'intérêt des approches semi-statiques joignant réplications de données et ordonnancement des tâches. Pour cela, nous avons procédé en trois étapes : une analyse théorique, une première validation par simulation et enfin une implantation sur plateforme réelle. La mise en place de la plateforme a mené à la conception d'un nouveau gestionnaire de données pour l'intergiciel DIET : DAGDA. Au-delà des applications de bioinformatique, ce gestionnaire de données peut répondre aux besoins de nombreuses applications portées sur les grilles de calcul

Un réseau complexe est un réseau d'interactions entre entités dont on ne peut pas déduire le comportement global à partir des comportements individuels desdites entités, d'où l'émergence de nouvelles propriétés. Notre problème est l'analyse et la modélisation de ces réseaux. L' analyse nécessite un formalisme englobant à la fois structure (approche statique) et fonction (approche dynamique), afin d'avoir une meilleure compréhension des caractéristiques de ces réseaux. En premier lieu, nous présentons dans cette thèse les modélisations utilisées jusqu'à présent et basées sur la théorie des graphes, sensées simuler le comportement des réseaux complexes. En analysant les faiblesses de ces modèles quant à une représentation convaincante des réseaux du monde réel (réseaux sociaux, informatiques, biologiques, ...), nous apportons une définition formelle générale d'un réseau par le biais de la théorie de la prétopologie, laquelle permet d'exprimer au mieux la dynamique de ces systèmes. Associée à cette définition, nous proposons une série de structures de données permettant de développer toute une algorithmique autour du modèle. En second lieu, nous proposons de nouveaux algorithmes d'analyse basés sur la classification d'éléments et la recherche d'éléments centraux, afin de fournir des outils d'aide à la décision puissants. Enfin nous présentons une librairie logicielle permettant la mise en oeuvre de simulations efficaces de tout modèle basé sur la théorie de la prétopologie.

Accurate measurement of turbine engine compressor inlet total temperature is paramount for controlling engine speed and pressure ratio. Various methods exist for measuring compressor inlet total temperature on turbojet engines with hydromechanical control. One method involves the use of an ejector-diffuser system (eductor) to pull air from the engine inlet in order to measure the incoming total temperature. Analysis of historical test data has revealed that the inlet temperature measurement can be biased at certain flight conditions causing engine mis-scheduling and off-nominal engine operation. This bias is characterized primarily by adverse heat transfer effects and secondly by poor flow quality in the eductor tubing. Alternate eductor system configurations have been proposed to mitigate temperature bias. A one-dimensional engineering model of the eductor system was developed to facilitate the analysis of baseline and alternate eductor configurations. The model is calibrated with results from Computational Fluid Dynamics and validated with ground test data. The validated model is used to quantify the performance of several eductor configurations throughout the range of expected operating conditions and to quantify the amount of compressor inlet temperature measurement bias mitigation each configuration provides.

La résolution de systèmes linéaires creux est critique dans de nombreux domaines de la simulation numérique. Beaucoup d'applications, notamment industrielles, utilisent des méthodes directes en raison de leur précision et de leur robustesse. La qualité du résultat, les fonctionnalités numériques, ainsi que le temps de calcul sont critiques pour les applications. Par ailleurs, les ressources matérielles (nombre de processeurs, mémoire) doivent être utilisées de manière optimale. Dans cette habilitation, nous décrivons des travaux poursuivant ces objectifs dans le cadre de la plate-forme logicielle MUMPS, développée à Toulouse, Lyon-Grenoble et Bordeaux depuis une quinzaine d'années. Le cœur de l'approche repose sur une parallélisation originale de la méthode multifrontale : une gestion asynchrone du parallélisme, associée à des ordonnanceurs distribués, permet de traiter des structures de données dynamiques et autorise ainsi le pivotage numérique. Nous nous intéressons à l'ordonnancement des tâches, à l'optimisation de la mémoire et à différentes fonctionnalités numériques. Les travaux en cours et les objectifs futurs visent à résoudre efficacement des problèmes de plus en plus gros, sans perte sur les aspects numériques, et tout en adaptant nos approches aux évolutions rapides des calculateurs. Dans ce contexte, les aspects génie logiciel et transfert deviennent critiques afin de maintenir sur le long terme une plate-forme logicielle comme MUMPS. Cette plate-forme est à la fois nécessaire à nos travaux de recherche et utilisée en production ; elle maximise ainsi les retours applicatifs qui valident nos travaux et permettent d'orienter nos recherches futures.

En informatique graphique, l'animation et la simulation de la fracture est un élément clef pour les effets d'explosion et de destructions dans l'industrie du film ou du jeu vidéo. Le phénomène de fracture est aussi observable dans la nature sur des objets vieillissants tels que l'écorce d'arbre, ou les routes urbaines subissant les intempéries et le temps. Cependant, simuler de façon réaliste la fracture dans les applications interactives reste un problème ouvert, surtout pour les objets fragiles. En effet, le phénomène de fracture apporte des défis uniques au niveau de la simulation en temps réel des déformations dues aux impacts, au niveau des algorithmes de détection de collision, et en terme d'évaluation et de validation. Dans ce manuscrit, nous présentons de nouvelles approches pour simuler efficacement, en temps réel et de façon réaliste la fracture d'objets fragiles due à des impacts ou au vieillissement, pour gérer la détection de collision entre les débris générés, ainsi que pour évaluer subjectivement et objectivement les simulations obtenues. La première contribution proposée est un nouveau modèle d'état de fracture des objets. Ce nouveau modèle permet un stockage et une mise à jour efficace de l'état de fracture pour simuler la propagation de fractures, et permet une de générer représentation graphique efficacement. Nous proposons ensuite une nouvelle approche basée sur l'analyse modale pour simuler efficacement la fracture due aux impacts, en présentant une méthode de simulation de la dynamique de la déformation des objets pendant les impacts. Finalement, nous traitons le cas de la fracture due au vieillissement, en présentant une nouvelle méthode de propagation de fracture dans des objets vieillissants. La deuxième contribution concerne les interactions entre les objets fracturables. Nous proposons une nouvelle approche de détection de collision entre des fragments générés dynamiquement, qui permet un traitement des collisions en temps réel dans des scènes complexes. L'efficacité du système globale nous a permis d'implémenter une interaction haptique avec des objets fracturables. Afin de garantir la stabilité de l'interaction haptique, nous proposons une nouvelle méthode de couplage entre la simulation et l'haptique basée sur la définition d'un sous monde haptique qui aide à maintenir les fréquences de rafraîchissement élevées imposées par cette modalité d'interaction. Finalement, nous présentons des validations partielles de nos contributions à travers d'études utilisateurs, une méthode d'optimisation des paramètres de simulation pour générer des modèles de fracture par l'exemple, ainsi que des expériences sur des objets réels. Nous définissons aussi une métrique pour la similarité des modèles de fracture basée sur une analyse statistique sur la géométrie des débris obtenus. Toutes ces contributions réunies forment un simulateur complet pour la simulation réaliste de la fracture d'objets fragiles, comprenant la détection de collision entre des objets non convexes, la simulation de la déformation d'objets rigides, la propagation dynamique des surfaces de fracture à des vitesses de simulation inégalées.

Ce document est divisé en deux parties principales. La première partie concerne les résultats que nous avons obtenu au travers de diverses collaborations sur les communications dans les réseaux. Afin de ne pas multiplier les chapitres dans cette partie, nous avons choisi en premier lieu de présenter l'évolution du contexte des réseaux sur lesquels j'ai travaillé durant ces 10 dernières années. En particulier, nous montrons plusieurs facettes que peut recouvrir l'expression \textbf{communications optiques}. Dans un deuxième temps, nous avons regroupé les problèmes abordés en deux chapitres: - le premier s'intéresse à des aspects structurels des graphes utiles pour la construction de protocoles de communication dans les réseaux. - le second aborde une problématique importante dans le contexte actuel de la recherche de la compétitivité: l'optimisation de ressources. La deuxième partie s'intéresse à deux représentations de graphes qui s'avèrent pertinentes pour les problèmes considérés. Elle présente deux problèmes principaux donnant deux chapitres indépendants. Le premier problème abordé dans cette partie concerne un très vieux (au sens informatique) problème issu de la théorie de flots: les flots multi-terminaux. Nous nous sommes attachés à montrer la puissance d'un outil permettant de représenter ces types de flots: les arbres de Gomory-Hu, ainsi que leur utilité dans une version paramétrée du problème. Le second problème présente au travers du calcul du polynôme chromatique une représentation des graphes sous la forme d'arbre de cliques augmenté.

L'ingénierie logicielle vise à se rationaliser toujours plus et commence à atteindre des niveaux de productivité proches d'autres domaines, mécanique ou électronique par exemple. Notre approche vise la spécification de composants métiers réutilisables et composables dans des contextes (domaines) applicatifs différents. Nous proposons d'en faire des composants de modèles génériques paramétrés eux-mêmes par des ”modèles requis” et fournissant un modèle enrichi. On dépasse ainsi la notion de contrat d'assemblage de composants souvent réduite à une interface de services unitaires. La conception d'un système revient alors à assembler de tels composants par les modèles. Nous proposons pour cela un opérateur d'application de modèles paramétrés. Celui-ci permet de spécifier des assemblages à partir d'un ensemble de composants de modèles. Nous étudions des propriétés d'ordre permettant de garantir la cohérence des alternatives de composition. Ceci conduit à des règles et contraintes au niveau des modèles, afin d'assurer la cohérence de systèmes ainsi construits. Nous formulons une méta-modélisation de l'approche par extension du méta-modèle UML2 et un ensemble de contraintes. Nous proposons également différentes stratégies de mise en œuvre, sous la forme de patron de conception, permettant de préserver, jusqu'à l'exploitation, les qualités de structuration et de généricité obtenues au niveau modèle. Des projections ont été expérimentées sur différentes plates-formes à composants.

L'approche objet permet des applications plus évoluées et plus fiables et des développements spécifiques moins coûteux et évolutifs. Les objectifs de ce travail sont, d'une part, de contribuer à la conceptualisation complète de modèles de simulation à objet et d'autre part, de les implémenter en utilisant des techniques de programmation concurrente. Après une présentation, au chapitre I, des concepts des systèmes de production et de leur gestion, nous avons évalué, au chapitre II, les différents modèles de structure et de simulation pour les systèmes de production. Le chapitre ID propose une démarche d'analyse pour identifier des classes d'objets en cinq types du domaine: physiques, rôles, incidents, interactions et spécifications. Chacune de ces classes est spécifiée par quatre modèles: communication, information, transition d'état et processus. Dans le chapitre IV, nous avons conceptualisé une architecture générale des objets actifs, une plateforme de simulation à objets concurrents et des classes d'objets sémantiques tels que les transactions, les moyens de production et les décisions pour l'établissement des modèles de simulation de production. Nous avons illustré, au chapitre V, l'implémentation des coopérations spatiales et temporelles entre objets concurrents dans la simulation avec des concepts processus "légers" basés sur l'outil Meijin++.

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