Nos travaux s’inscrivent dans le cadre de la formation à la gestion de crise en environnements virtuels. La scénarisation joue un rôle essentiel pour l’apprentissage humain en environnement virtuel. Cela permet à la fois de proposer et d’orchestrer des situations d’apprentissage personnalisées et également d’amener l’apprenant vers des scénarios pertinents et formateurs. Les travaux présentés dans cette thèse s’intéressent à la génération dynamique de scénarios et à leur exécution en environnements virtuels. Pour cette scénarisation, nous visons un ensemble d’objectifs qui sont souvent contradictoires : la liberté d’action de l’utilisateur, la génération de scénarios variés et fidèles à l’intention de l’auteur, le contrôle scénaristique et la résilience du système de scénarisation. Les différentes approches de la narration interactive favorisent plus ou moins certains de ces objectifs mais il est difficile de tous les concilier, et c’est là l’enjeu de nos travaux. En plus de ces objectifs, nous cherchons également à faciliter la modélisation du contenu scénaristique qui est encore de nos jours un réel enjeu lorsqu’il s’agit de scénariser des environnements complexes comme celui de la gestion de crise. Nous proposons une approche émergente dont le scénario vécu par l’apprenant va émerger des interactions entre l’apprenant, les personnages virtuels et notre système de scénarisation MENTA. MENTA est chargé du contrôle scénaristique en proposant un ensemble d’ajustements (sur la simulation) répondant à des objectifs scénaristiques choisis par le formateur (p. ex., faire travailler certaines compétences en particulier). Ces ajustements prennent la forme d’un scénario prescrit qui est généré par MENTA via un moteur de planification que nous avons couplé avec des cartes cognitives floues au travers d’un macro-opérateur FRAG. Un FRAG permet de modéliser des fragments de scénarios sous la forme de séquence d’actions/événements scriptés. L’originalité de notre approche repose sur un couplage fort entre planification et modèles graphiques qui permet de conserver les propriétés d’exploration et de puissance générative d’un moteur de planification (ce qui favorise la variabilité et la résilience du système), tout en facilitant la modélisation du contenu scénaristique ainsi que l’intention de l’auteur au travers de morceaux de scénario qui vont être scriptés par l’auteur et réutilisés dans la planification. Nous avons travaillé sur un exemple applicatif concret de scénarios portant sur la gestion d’un afflux massif de blessés, puis nous avons implémenté MENTA et généré des scénarios relatifs à cet exemple. Enfin, nous avons testé et analysé les performances de notre système. / Our work is related to the training of crisis management in virtual environments. The specification of possible unfoldings of events in a simulation is essential for human learning in a virtual environment. This allows both to propose and orchestrate personalized learning situations and also to bring the learner toward relevant and educative scenarios. The work presented in this thesis focuses on the dynamic generation of scenarios and their execution in a virtual environment. For that, we aim at a set of objectives that are often contradictory : the freedom of action of the user, the generation of various scenarios that respect the authorial intent, the narrative control and the capacity of the system to adapt to deviations fromthe learner. The different approaches of interactive storytelling tackle more or less some of these objectives, but it is difficult to satisfy them all, and this is the challenge of our work. In addition to these objectives, we also aim at facilitating the modeling of the narrative content, which is still a real issue today when it comes to model complex environments such as the ones related to crisis management. We propose an emergent approachwhere the scenario experienced by the learner will emerge fromthe interactions between the learner, the virtual characters and our narrative system MENTA. MENTA is in charge of the narrative control by proposing a set of adjustments (over the simulation) that satisfies narrative objectives chosen by the trainer (e. g., a list of specific skills). These adjustments take the form of a prescribed scenario that is generated by MENTA via a planning engine that we have coupled with fuzzy cognitive maps through a macro-operator FRAG. A FRAG is used to model FRAGment of scenario in the form of scripted sequences of actions/events. The originality of our approach relies on a strong coupling between planning and graphical models which preserves the exploration capability and the generative power of a planning engine (which contributes to the generation of various and adaptable scenarios), while facilitating the modeling of narrative content as well as the authorial intent thanks to fragments of scenario that are scripted by the author and used during the planning process. We have worked on a concrete application example of scenarios dealing with the management of a massive influx of victims. Then, we have implemented MENTA and generated scenarios related to this example. Finally, we have tested and analyzed the performance of our system.

Les institutions culturelles mènent depuis une vingtaine année une politique de sauvegarde numérique exhaustive de leurs collections conduisant à la création de bases d'images de plus en plus grandes. Les oeuvres d'art se différencient des images naturelles car elles sont souvent stylisées. Cette caractéristique influence notre interprétation de l'image et l'impression visuelle qui nous est transmise. Nous proposons dans cette thèse des descripteurs et mesures de similarité spécifiques au contenu pictural et les testons dans le cadre de la recherche par le contenu d'images similaires. Le premier aspect du contenu pictural auquel nous nous sommes intéressés concerne l'organisation spatiale globale des couleurs. Nous modélisons le problème de la comparaison entre deux organisations spatiales des couleurs par un problème de transport optimal appliqué à des imagettes. Dans le cadre de la recherche d'images dans une base, nous proposons également un seuil adaptatif sur cette distance de transport fondé sur une approche "a contrario". Le deuxième aspect du contenu pictural que nous étudions concerne les caractéristiques du contenu géométrique lié aux lignes dans les dessins au trait. Pour cette approche nous développons un détecteur de contours de trait sans paramètre reposant sur un filtrage topologique de l'arbre des lignes de niveau significatives de Desolneux et al., ainsi qu'un ensemble de méthodes d'extraction de caractéristiques visuelles incluant les extrémités de trait, les jonctions et les coins. Nous évaluons ces deux approches en utilisant sept bases différentes totalisant environ 65000 images.

La surface occupée par la mémoire et la circuiterie digitale dans une carte à puce est prépondérante, ce qui motive l'utilisation de technologies à forte densité, mais impliquant une tension d'alimentation Vdd en dessous du volt. Par ailleurs, les cartes à puces étant destinées à des applications nomades, leur consommation est limitée alors que les fonctionnalités demandées deviennent plus nombreuses, ce qui nécessite de diminuer la consommation de chaque fonction élémentaire. Ainsi, le concepteur est amené à dimensionner des cellules analogiques fonctionnant sous spécifications nanowatt (faible tension d'alimentation - au plus 1 Volt - et faible consommation - quelques dizaines à quelques centaines de nano-ampères - ). Cette étude traite de l'élaboration d'une méthodologie de conception de circuits analogiques nanowatt, et de son application au domaine de la carte à puce. La méthodologie développée a été appliquée à des architectures autopolarisées et à polarisation fixée. Les circuits dimensionnés sous spécifications nanowatt, ont été simulés avec Spectre et les paramètres BSIM3v3 de la technologie CMOS 0.15µm de la société ATMEL. Les transistors qui ont été utilisés sont des transistors haute tension (HV oxyde épais). Les résultats de simulation se sont révélés cohérents avec les performances prédites par la méthodologie. Les mesures expérimentales ont confirmé l'aptitude de la méthodologie au dimensionnement de circuits sous spécifications nanowatt.

Le besoin securitaire lie au developpement des cartes a puce intelligentes impose de fortes contraintes quant a la robustesse de fonctionnement de ces dispositifs afin de garantir des performances optimales dans un environnement sans cesse perturbe. Depuis Trois ans, des effets d'annonces, suivies de prudentes introductions commerciales, se sont multiplies pour promouvoir aupres des operateurs telecoms un nouveau concept de carte SIM : une carte, Mega, Very Large ou SuperSIM, offrant des capacites memoires etendues aptes a supporter de nouveaux services de gestion de contenus et, surtout, disposant d'un protocole de communication bien plus rapide que celui specifie par l'ISO7816-3 (9, 6kbits/s en standard). L'augmentation de ce taux de transfert est donc un enjeu important pour ce marche. Une des solutions envisagees serait d'utiliser la performance de la norme USB (Universal Serial Bus) qui est une interface rapide, bidirectionnelle, isochrone et de faible cout, dont les connections sont gerees dynamiquement. En depit de sa simplicite, cette solution a un cout. En effet, l'isochronisme n'est pas assure par le transfert d'une base de temps au travers de la connexion. Ainsi le lecteur et l'element connecte (host et device) doivent generer leurs propre reference. Cependant, celles-ci doivent avoir une precision compatible, aussi bien au niveau des taux de transfert que du nombre d'elements faisant partie de la chaine de communication. L'objectif de cette these est d'une part, la recherche de solutions innovantes et de faible cout permettant la recuperation d'horloge lors de la transmition de donnees entre la carte a puce et son lecteur en se servant du protocole USB, et d'autre part, de demontrer la faisabilite de la solution par l'implementation d'une structure robuste, a faible puissance, pour les applications Smart-Card.

Les circuits microélectroniques sécuritaires sont de plus en plus présents dans notre quotidien (carte à puce, carte SIM) et ils renferment des informations sensibles qu'il faut protéger (numéro de compte, clé de chiffrement, données personnelles).<br /> Récemment, des attaques sur les algorithmes de cryptographie basées sur l'utilisation de fautes ont fait leur apparition. L'ajout d'une faute lors d'un calcul du circuit permet d'obtenir un résultat faux. À partir d'un certain nombre de résultats corrects et de résultats faux correspondants, il est possible d'obtenir des informations secrètes et dans certains cas des clés cryptographiques complètes.<br /> Cependant, les perturbations physiques utilisées en pratique (impulsion laser, radiations, changement rapide de la tension d'alimentation) correspondent rarement aux types de fautes nécessaires pour réaliser ces attaques théoriques.<br /> Dans ce travail, nous proposons une méthodologie pour tester les circuits face aux attaques par faute en utilisant de la simulation. L'utilisation de la simulation permet de tester le circuit avant la réalisation physique mais nécessite beaucoup de<br />temps. C'est pour cela que notre méthodologie aide l'utilisateur à choisir les fautes les plus importantes pour réduire significativement le temps de simulation.<br /> L'outil et la méthodologie associée ont été testés sur un circuit cryptographique (AES) en utilisant un modèle de faute utilisant des délais. Nous avons notamment montré que l'utilisation de délais pour réaliser des fautes permet de générer des fautes correspondantes à des attaques connues.

Les modèles numériques de terrains (MNT) permettent de représenter efficacement la topographie d'une zone géographique donnée. Ces MNT peuvent être issus d'une télé acquisition à l'aide de radars embarqués ou de levés manuels sur le terrain à l'aide d'un tachéomètre. Les MNT constituent le contexte thématique de cette thèse qui est composée en trois parties.<br /><br />Dans un premier temps, nous nous intéressons à la création de ces modèles à partir d'une source importante de données topographiques constituée par les cartes topographiques. Nous présentons une chaîne complète de traitements permettant de générer un MNT à partir d'une carte topographique numérisée. Nous détaillons particulièrement de nouvelles méthodes de reconstruction des courbes de niveaux et d'interpolation de ces courbes pour générer un MNT. Les différents travaux effectués dans cette thématique s'intègrent au sein de la plate-forme logicielle AutoDEM que nous avons développée durant cette thèse.<br /><br />Puis, dans une deuxième partie, nous présentons une nouvelle technique permettant de visualiser des MNT en 3D sur une large gamme de dispositifs allant de stations de travail reliées à de grands écrans jusqu'à des terminaux mobiles (TM) à faibles capacités tels que les PDA ou les téléphones portables. L'intérêt majeur de la technique présentée, qui repose sur un mode connecté client-serveur, réside dans l'adaptation dynamique du modèle 3D aux capacités d'affichage du terminal. Nous nous intéressons également à des techniques de rendu à distance et présentons deux techniques permettant d'offrir d'une part une visualisation interactive temps réel et d'autre part un panorama virtuel à l'utilisateur.<br /><br />Enfin, dans un troisième temps, nous décrivons des techniques nouvelles permettant à un utilisateur mobile disposant d'un TM de naviguer et d'interagir avec des données géographiques (cartes ou plans 2D et scènes 3D). La première est une technique d'interaction tangible et bi-manuelle reposant sur la détection par analyse du flux vidéo d'une cible décrivant un code couleur. La deuxième est une technique de sélection à deux niveaux adaptée aux TM ne disposant pas de dispositif de pointage continu.

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Le système climatique terrestre est forme de plusieurs composantes qui interagissent étroitement (océans, atmosphère, calottes de glace, biosphère et lithosphère). La modélisation numérique permet d' étudier ces interactions. Dans ce travail, nous avons modélisé l' évolution de la calotte de glace Antarctique, le plus grand réservoir d'eau douce sur Terre. Nous avons utilisé le modèle 3D développé au LGGE. Il tient compte du couplage thermomécanique entre les vitesses et les températures dans la glace et de l' écoulement spécifique de la glace flottante. Le modèle a été amélioré sur plusieurs points : la loi de déformation de la glace, la loi de frottement sous les fleuves de glace, le calcul de la chaleur de déformation et la paramétrisation de la fusion sous les plates-formes de glace flottante. De plus, des modifications numériques ont été apportées. Différentes expériences ont montré une grande asymétrie de comportement de la calotte en englacement et déglacement. Une simulation des quatre derniers cycles glaciaires-interglaciaires a permis de valider les modifications effectuées sur le modèle. Les résultats indiquent que, dans le futur, la contribution de l'Antarctique à l'augmentation du niveau des mers pour les prochains siècles devrait être négligeable, puis s'accentuer ensuite. Nous avons aussi montré la forte sensibilité des résultats à la carte de socle utilisée en entrée du modèle. Enfin, la résolution du modèle a été augment ée en passant d'une maille de 40 km à 20 km, ce qui permet de mieux prendre en compte les structures fines de la topographie.

Nous proposons une approche du problème de la navigation d'un agent autonome fondée sur une architecture connexionniste inspirée de données biologiques concernant le cortex cérébral et l'hippocampe, une sous-structure corticale. Notre approche se fonde sur la distinction des mémoires, le cortex cérébral étant fortement impliqué dans la mémoire procédurale, permettant l'apprentissage de procédures, alors que l'hippocampe est impliqué dans la mémoire déclarative, permettant la mémorisation explicite de faits et d'événements. Notre travail concerne la modé- lisation de ces mémoires dans le contexte du comportement autonome. L'étude des dfférentes mémoires met en évidence l'importance de cette dichotomie procédurale/déclarative dans les tâches cognitives et l'étude de la navigation autonome met en exergue la notion de carte cognitive topologique ainsi que la nécessité de disposer de systèmes de mémoires adéquats. Notre travail de modélisation s'articule alors en deux temps. Les données concernant le cortex humain ont permis de modéliser une mémoire procédurale pour la construction des liens reliant les différents lieux d'un environnement simulé permettant une recherche guidée par le but ainsi que le ralliement à tout instant d'un lieu visité auparavant. Par ailleurs, les différentes données concernant la structure de l'hippocampe ont permis de proposer un modèle de mémoire de type déclaratif. L'architecture de ce modèle ainsi que les mécanismes originaux participant à son fonctionnement lui assurent une efficacité et une robustesse aussi bien sur des données simulées que sur des données réelles. Ce modèle permet alors de caractériser de façon adéquate les différents lieux d'un environnement donné.

Cette recherche propose d'étudier l'incidence de l'environnement urbain sur certains aspects du déplacement de la personne aveugle. Dans une approche écologique, nous prenons en considération plusieurs paramètres en étudiant, en situation réelle, la perception et le ressenti liés à l'environnement, la vitesse de marche, la représentation mentale et enfin le stress, vécu et objectivé. Nous faisons l'hypothèse que la structure urbaine a un effet notable sur l'ensemble de ces paramètres, affectant ou facilitant le déplacement. Notre protocole a mobilisé 27 personnes aveugles, utilisant une canne blanche ou un chien-guide sur un trajet urbain de 1 km, qui offre cinq scènes urbaines successives (" Ruelle A ", " Place ", " Berges ", " Rue " et " Ruelle B "). La première session s'est faite au bras du chercheur afin d'étudier la perception et le ressenti liés à l'environnement, grâce à la technique des trajets commentés. La seconde session a été consacrée à la mémorisation du trajet. Enfin, la troisième session, intégralement enregistrée sur vidéo, a consisté en un déplacement autonome. Nous avons également enregistré l'activité électrodermale in situ, afin d'en saisir les variations au fur et à mesure du trajet. Nous avons, enfin, demandé aux participants de dessiner le trajet effectué (carte mentale). Les résultats indiquent que les différentes scènes présentent des ambiances vécues comme très différentes par les marcheurs aveugles. L'environnement influence le ressenti en termes de plaisir, de sentiment de sécurité et de stress. Il influence également la vitesse de marche, ainsi que la capacité à mener le trajet à son terme. Les " Ruelles " et la " Rue " sont les scènes les plus favorables au déplacement, alors que les espaces ouverts comme la " Place " et les " Berges " se sont avérés défavorables. L'analyse de l'activité électrodermale révèle également un effet de la scène. Elle nous a permis d'identifier des zones problématiques sur le trajet. Ces nœuds correspondent aux lieux où les marcheurs aveugles doivent prendre des décisions importantes (traverser la chaussée, choisir une orientation). Enfin, la représentation mentale semble être en rapport avec les aspects précédents et varie en fonction des scènes. Les lieux les plus sécurisants sont sous-représentés, alors que les lieux vécus comme les plus stressants sont surreprésentés dans les dessins. Ces résultats invitent à prendre en considération la perception incarnée et l'expérience que les personnes aveugles ont de leur environnement dans l'élaboration des aménagements de nos cités, pour permettre à tous une meilleure autonomie et liberté de déplacement.