L'optimisation multidisciplinaire fait référence à la conception et l'optimisation de problèmes d'ingénierie nécessitant l'intervention simultanée d'au moins deux disciplines, chacune pouvant avoir plus d'un objectif à optimiser. Les méthodes usuelles n'abordent pas le cas où chaque discipline a un problème d'optimisation multiobjectif à résoudre. Des méthodes ont été récemment proposées, transformant le problème d'optimisation multidisciplinaire en un problème d'optimisation multiobjectif. Ces méthodes reposent sur des algorithmes évolutionnaires multiobjectifs. Cependant, l'ensemble des solutions obtenues ne reflète pas les préférences disciplinaires : des solutions peuvent être globalement efficaces alors qu'elles sont localement dominées. En nous basant sur les propriétés des relations d'ordre, nous proposons quatre définitions de compromis qui tiennent compte du regroupement des objectifs en disciplines. Les propriétés théoriques de ces compromis sont étudiées, et notamment leur capacité à converger vers l'ensemble de solutions attendues, lorsqu'ils sont utilisés avec des algorithmes évolutionnaires. Ces compromis sont intégrés dans un algorithme évolutionnaire multiobjectif. Des analyses expérimentales de cet algorithme sur les quatre compromis proposés sont effectuées. Elles confirment les prédictions théoriques et montrent la pertinence des solutions obtenues.

Dans le contexte actuel de compétitivité des marchés, la maîtrise et l'optimisation des processus de conception et de planification sont nécessaires pour garantir, d'une part la fiabilité et la qualité des produits systèmes ou services conçus et, d'autre part, le cycle de développement et les coûts. Ce constat impose de développer et d'améliorer les méthodes, modèles, techniques et outils relatifs aux processus de conception et de gestion ou de planification. Les travaux présentés dans cette thèse s'inscrivent dans ce contexte et proposent de mettre en relation ou encore de faire intéragir la configuration de produit avec la planification du projet de réalisation. Le but de ces travaux est d'apporter une aide à la décision pour le couplage de la configuration de produit et de la planification du projet associé, en exploitant deux outils issus de l'Intelligence Artificielle : les approches par contraintes et les algorithmes évolutionnaires. Cette aide à la décision est présentée en deux parties. La première partie décrit l'utilisation des approches par contraintes afin de permettre au décideur de configurer son produit et son projet de réalisation de manière simultanée et interactive. Pour ce faire, les techniques de propagation et de filtrage des contraintes sont exploitées spécifiquement. La deuxième partie s'intéresse à l'exploitation des algorithmes évolutionnaires pour optimiser l'espace de solutions selon les critères coût et délai afin de présenter au décideur, un ensemble réduit de solutions optimisées. Un algorithme SPEA2 modifié en intégrant des méthodes de filtrage dans ses opérateurs de parcours de l'espace de recherche y est présenté. Toutes nos propositions sont illustrées sur un exemple d'avion de tourisme et d'affaire. / In the actual context of market the control and optimization of design processes are essential to ensure on the one hand, the reliability and quality of products, on the other hand the development time and costs. This phenomenon involves the constant development of methodologies, in order to improve the diversity and quality of the product and at the same time to shorten their development time and decrease their cost The work presented in this thesis fits into this context and propose to associate products configuration and production process planning. The aim of this work is to provide decision support for the coupling of onfiguration products and the associate production process leveraging two tools of Artificial Intelligence : constraints approaches and evolutionary algorithms. This decision support is presented in two parts. The first part decribes the use of constraints approaches to allow decison-maker to configure product and its production process simultaneously and interactively. For this aim, propagation and filtring techniques are exploited specifically. The second part deals with the use of evolutionary algorithms to optimize the space solutions according to time and cost criteria in order to provide a small set of optimized solutions to the decision-maker. SPEA2 algorithm modified by incorporating filtering methods in its evolutionary operators. All our proposals ara illustrated on an exemple of light aitcraft.

Les opérateurs et les constructeurs des réseaux sans fil sont amenés à développer de nouvelles stratégies afin de faire face à l'augmentation rapide des flux de données générés par les nouvelles applications telles que le streaming vidéo. D'une part, la récente saturation des réseaux cellulaires peut être en partie résorbée en diversifiant, pour chaque mobile, les technologies d'accès au réseau. Par exemple, la plupart des téléphones mobiles possède aujourd'hui la capacité de se connecter à des points d'accès Wifi en plus des réseaux cellulaires classiques. D'autre part, une gestion fine des allocations des mobiles sur les différents points d'accès permet une utilisation plus efficace des ressources (énergie, fréquences radio...), et augmente la capacité d'accueil des mobiles, sans nécessairement avoir recours à une onéreuse densification de la couverture radio. Cette thèse s'inscrit dans la problématique de l'auto-optimisation des réseaux en général et des réseaux sans fil en particulier. En raison de la nature très dynamique des réseaux sans fil, les algorithmes d'optimisation doivent être capables de s'adapter aux changements aléatoires de l'environnement de façon autonome. Dans cette thèse, nous proposons d'abord un algorithme de contrôle dynamique qui optimise l'allocation des mobiles tout en prenant en compte les contraintes de capacité. Bien que difficile à mettre en oeuvre en pratique, cet algorithme donne une borne supérieure des performances qu'il est possible d'atteindre. En raison de l'aspect fortement décentralisé des problèmes d'optimisation, nous avons été amenés à développer des méthodes de coopération inspirées de la théorie des jeux. Finalement, nous avons confronté plusieurs algorithmes stochastiques d'optimisation en terme d'efficacité et de robustesse qui sont en cours de prototypage dans un laboratoire industriel. / Operators and manufacturers of wireless networks are required to develop new strategies to cope with the increase fast data streams generated by new applications such as streaming video. On the one hand, the recent saturation cellular networks can be partly resolved by diversifying to each mobile, network access technologies. For example, Most mobile phones now has the ability to connect to WiFi access points in addition to cellular networks classic. In addition, careful management of allocations of mobile the various access points allows more efficient use resources (energy, radio frequency ...), and increases capacity mobile home, without necessarily resorting to a densification expensive radio coverage. This thesis is part of the problem of self-optimization networks in general and wireless networks in particular. Because of the highly dynamic nature of wireless networks, algorithms optimization must be able to adapt to changes random environment independently. In this thesis, First we propose a dynamic control algorithm optimizes the allocation of mobile while taking into account the capacity constraints. Although difficult to implement in practice, this algorithm gives an upper bound performance it is achievable. Due to the high aspect decentralized optimization problems, we have been led to develop methods of cooperation inspired by the theory of games. Finally, we compared several algorithms Stochastic optimization in terms of efficiency and robustness which are currently prototyping in an industrial laboratory.

Nouvelles approches aux jeux évolutionnaires et processus de décision. La théorie des jeux évolutionnaires (EGT) constitue un cadre simple pour étudier le comportement de populations larges dont les membres sont engagés en interactions stratégiques. Dans la première partie de cette thèse nous proposons une nouvelle approche pour la modélisation de l’ évolution, où le joueur est formé par un ensemble d’individus. Nous considérons toujours des interactions entre individus mais nous supposons qu’ils maximisent le fitness du group auquel ils appartiennent. Nous présentons, dans la deuxième partie du manuscrit, une nouvelle approche dynamique des Markov Decision Evolutionary Games, qui constituent une classe des jeux stochastiques. À différence de l’approche statique standard, en ce travail nous considérons les dynamiques des états individuels et couplée avec les politiques et nous les décrivons à travers des équations différentielles interdépendantes. Dans la troisième partie du manuscrit, nous poursuivons l’étude des jeux stochastiques dynamiques dans un contexte différent, la théorie du contrôle. Nous définissions un système stochastique dynamique contrôlé simultanément par deux joueurs engagés dans un jeu à somme non nulle (et non constante) et nous montrons que le problème stochastique peut être approximé à travers un jeu dynamique déterministe. / Evolutionary Game Theory (EGT) constitutes a simple framework to study the behavior of large populations whose individuals are repeatedly engaged in pairwise strategic interactions. While in standard EGT, the interacting individual is the player, choosing the actions to play in order to maximize its own fitness, in the first part of this dissertation we propose, in the first part of this work, a new approach to model evolution, where the player is supposed to be a whole group. We still consider pairwise interactions among individuals but we assume that they maximize the fitness of the group they belong to, which is thus the actual player of the game. In the second part of this dissertation, we present our new dynamical approach to Markov Decision Evolutionary Games. In contrast with the standard static approach, we study here the local dynamics of individual states and the dynamics intrinsically related to the distribution of policies in the population, describing them by interdependent differential equations. In the third part of the manuscript we pursue the study of stochastic dynamics in a different context, that of control theory. We define a hybrid stochastic dynamical system jointly controlled by two players involved in a non-zero sum game and we prove that the problem can be approximated by an averaged deterministic differential game.

Un nouveau concept de mobilité urbaine est apparu : Les Cybercars : Des véhicules routiers autonomes économiques et propres et qui viennent en complément des transports publics. <br />Cette thèse a pour cadre le plan plur-formation « cœur de Ville ». Ce PPF a pour objectif de traiter les problématiques relatives à la mise en place des Cybercars dans un contexte urbain.<br />L'objectif de notre travail de recherche est de fournir un outil d'aide à la décision aux régulateurs de transport multimodal. Il s'agit de les aider dans le choix de la stratégie d'exploitation à adopter, en mode dégradé, en présence de perturbations simultanées dans le réseau. Ce système d'aide à la décision est basé sur une phase de construction des décision qu'il serait possible d'appluiquer, suivie d'une phase d'évaluation multicritère des différentes stratégies candidates au moyen de l'Intégrale de Choquet. Cette phase permet d'affinier le choix proposé au régulateur vu que l'évaluation tient compte des interactions entre les critères et donne au régulateur une image ciblée des repercutions de chaque stratégie sur le réseau de transport .L'originalité de nos travaux réside dans le fait d'intégrer l'utilisation des Cybercars comme stratégie d'exploitation qui s'ajoute à celles des modes de transports multimodaux. L'aspect temps-réel et la complexité du problème de régulation nçous ont guidés dans le choix des algorithmes évolutionnaires à adopter pour la mise en place de cretaines stratégies d'exploitation.Les résultats de simulations ont permis d'appuyer l'idée d'utiliser les Cybercars dans les milieux urbainn, non seulement pour les déplacements planifiés mais également pour résorber les perturbations qui affectent le réseau.

De nos jours, l'intérêt porté à la préservation de l'environnement à travers la réduction des émissions de gaz à effet de serre prend de plus en plus d'ampleur. Depuis 2006,la politique multimodale a évolué vers une politique co-modale qui n'oppose plus la voiture au transport public mais encourage une combinaison de tous les modes de transport sans favorisation dans le but d'une optimisation du service. Placés dans ce cadre, le but de cette thèse est de mettre en œuvre un système de gestion de véhicules partagés qui recouvre tous les services de transports existants tel que le transport public, le covoiturage, les véhicules en libre service et qui capable de satisfaire les demandes des utilisateurs en leur fournissant des itinéraires co-modaux optimisés en terme de temps, coût et émission des gaz à effet de serre tout en respectant leurs préférences et priorités. En recevant plusieurs requêtes simultanées en un court laps de temps, le système doit être capable à la fois de décomposer les solutions en tronçons que nous appelons Routes, en respectant toutes les similarités entre les différentes demandes et de regrouper les informations de manière cohérente pour déterminer les combinaisons de Routes possibles. Vu l'aspect dynamique et distribué du problème, une stratégie de résolution efficace mettant à profit une mixture de concepts ; à savoir les systèmes multi-agents et l'optimisation a été mise en place. Les résultats expérimentaux présentés dans cette thèse justifient l'importance de la co-modalité et la nécessité de mettre à profit la complémentarité entre les véhicules partagés et les autres moyens de transport à travers un système intelligent et global

Les travaux de recherche présentés dans cette thèse s'intègrent dans le cadre du projet national VIATIC.MOBILITE du pôle de compétitivité I-TRANS « Le ferroviaire au cœur des systèmes de transports innovants » (http://www.i-trans.org/index.htm). De nos jours, les informations liées au déplacement et à la mobilité dans un réseau de transport représentent sans aucun doute un potentiel important. En effet, on peut imaginer une infinité de services innovants liés à la mobilité, non seulement à destination du grand public, mais également à des entreprises, dans le conseil en mobilité pour leurs plans de déplacement. Le but de cette thèse est donc de fournir un système d'aide à la mobilité qui s'articule autour des motifs de déplacements quotidiens, occasionnels, de tourisme, de culture, etc. avec la possibilité de pouvoir bénéficier d'une information pertinente et exploitable.<br />Ces travaux de recherche visent à mettre en œuvre un Système d'Information de Transport Multimodal (SITM) pour optimiser la gestion de flux des requêtes utilisateurs qui peuvent être nombreuses et simultanées. Dans ce cas, le SITM doit pouvoir procéder par des processus de décomposition des requêtes simultanées en un ensemble de tâches indépendantes. Chaque tâche correspond à un service qui peut être proposé par plusieurs fournisseurs d'information, en concurrence, avec différents couts, formats et temps de réponse. Un fournisseur d'information voulant proposer ses services via le SITM, doit d'abord y enregistrer son système d'information, en assumant la responsabilité des aspects juridiques et qualitatifs de ses données. Le SITM est donc lié à un Réseau informatique Etendu et distribué de Transport Multimodal (RETM) qui comporte plusieurs sources d'information hétérogènes des différents services proposés aux utilisateurs de transport.<br />L'aspect dynamique, distribué et ouvert du problème, nous a conduits à adopter une modélisation multi-agent pour assurer au système une évolution continue et une flexibilité pragmatique. Le système multi-agent proposé s'appuie sur les métaheuristiques pour la recherche et la composition des services; la recherche des services se base sur le paradigme Agent Mobile (AM) utilisant un algorithme d'optimisation dynamique de construction des Plans De Routes (PDR). Cette première étape d'optimisation prépare les parcours des AMs en prenant en considération l'état du RETM. La composition des services utilise les algorithmes évolutionnistes pour optimiser les réponses en termes de coût et de temps, sachant qu'une réponse à une requête utilisateur ne doit pas dépasser un temps maximum autorisé et qu'un utilisateur cherche toujours à avoir le meilleur rapport qualité prix pour les services qu'il demande.<br />Enfin, le SITM prend en considération les éventuelles perturbations sur le RETM (pannes, goulets d'étranglements, etc.) pour satisfaire les requêtes utilisateurs dans tous les cas de figure. Dans ce contexte, nous avons créé un protocole de négociation entre les agents mobiles et les agents responsables des choix des fournisseurs d'information pour les services demandés, ces agents sont appelés agents Ordonnanceurs. Le protocole proposé dépasse les limites d'une communication agent traditionnelle, ce qui nous a incités à associer au système une ontologie flexible qui permet d'automatiser les différents types d'échanges entre les agents grâce à un vocabulaire approprié. <br />Les résultats expérimentaux présentés dans cette thèse justifient l'utilisation du paradigme agent mobile dans notre système qui remplace parfaitement bien les paradigmes classiques telle que l'architecture client/serveur. Les simulations présentées montrent différents scénarios de gestion d'un nombre des requêtes simultanées plus ou moins important. En effet, quelque soit le nombre de requêtes utilisateurs formulées pendant un court laps de temps , le système se charge de leur décomposition, de l'identification des services demandés et des fournisseurs d'information susceptibles d'y répondre.

Les opérateurs et les constructeurs des réseaux sans fil sont amenés à développer de nouvelles stratégies afin de faire face à l'augmentation rapide des flux de données générés par les nouvelles applications telles que le streaming vidéo. D'une part, la récente saturation des réseaux cellulaires peut être en partie résorbée en diversifiant, pour chaque mobile, les technologies d'accès au réseau. Par exemple, la plupart des téléphones mobiles possède aujourd'hui la capacité de se connecter à des points d'accès Wifi en plus des réseaux cellulaires classiques. D'autre part, une gestion fine des allocations des mobiles sur les différents points d'accès permet une utilisation plus efficace des ressources (énergie, fréquences radio...), et augmente la capacité d'accueil des mobiles, sans nécessairement avoir recours à une onéreuse densification de la couverture radio. Cette thèse s'inscrit dans la problématique de l'auto-optimisation des réseaux en général et des réseaux sans fil en particulier. En raison de la nature très dynamique des réseaux sans fil, les algorithmes d'optimisation doivent être capables de s'adapter aux changements aléatoires de l'environnement de façon autonome. Dans cette thèse, nous proposons d'abord un algorithme de contrôle dynamique qui optimise l'allocation des mobiles tout en prenant en compte les contraintes de capacité. Bien que difficile à mettre en oeuvre en pratique, cet algorithme donne une borne supérieure des performances qu'il est possible d'atteindre. En raison de l'aspect fortement décentralisé des problèmes d'optimisation, nous avons été amenés à développer des méthodes de coopération inspirées de la théorie des jeux. Finalement, nous avons confronté plusieurs algorithmes stochastiques d'optimisation en terme d'efficacité et de robustesse qui sont en cours de prototypage dans un laboratoire industriel.

La dynamique de frappe au clavier est une modalité biométrique comportementale qui permet d'authentifier des individus selon leur façon de taper au clavier. Un tel système est peu coûteux, car il ne nécessite pas de matériel d'acquisition autre que le clavier de l'ordinateur, et est facilement accepté par l'utilisateur. Nous nous sommes principalement intéressé aux systèmes statiques où le texte saisit par l'utilisateur est connu à l'avance par la machine. Malheureusement, les performances de cette modalité sont plutôt médiocres en raison de la forte variabilité de la donnée biométrique. Cette variabilité est due à l'état émotionnel de la personne, l'apprentissage de la façon de taper, \ldots Nous proposons dans cette thèse différentes contributions permettant d'améliorer les performances de reconnaissance de systèmes de dynamique de frappe au clavier (DDF). Nous effectuons également une analyse des bases publiques permettant d'évaluer la performance de nouveaux systèmes de reconnaissance. Une contribution est la mise au point d'un système de DDF par mot de passe partagé. Nous étudions ensuite la fusion multibiométrique avec la dynamique de frappe au clavier et la reconnaissance faciale afin d'augmenter les performances des deux systèmes. Nous montrons, sur deux jeux de données différents, qu'il est possible de reconnaitre le genre d'un individu suivant sa façon de taper au clavier. Enfin, nous présentons une nouvelle méthode de mise à jour de la référence biométrique qui permet de prendre en compte le vieillissement de la donnée biométrique, afin de ne pas avoir une diminution des performances de reconnaissance au cours du temps.

Ma thèse s'inscrit dans le domaine de l'ingénierie de l'interaction homme-machine. Elle traite de la conception d'interfaces hommes machine (IHM). La créativité n'y est souvent considérée que de manière marginale. Pourtant l'effervescence technologique et la diversité résultante des contextes d'usage appellent à de plus en plus de créativité. Ma thèse soutient le principe que l'innovation passe par l'application de processus créatifs. Dès lors, le défi est de savoir explorer largement et efficacement l'espace de conception dès les phases amont du processus. Il convient donc d'intégrer et d'enseigner la créativité dans les processus de conception d'IHM, en particulier pour les concepteurs débutants.Ce positionnement sur le sujet provient d'une double approche : d'une part théorique, avec un état de l'art explorant les dimensions de la créativité et les outils informatiques de support à la créativité ; d'autre part empirique, avec quatre mises en pratique de la créativité dans des domaines de conception différents comme l'architecture, la conception de produit et la conception de systèmes interactifs. Je construis ma contribution sur les principes suivants : (1) la créativité n'est pas réservée à une élite, mais peut être travaillée et renforcée par des outils informatiques ; (2) ces outils doivent soutenir la motivation, la recherche d'inspiration, l'exploration en largeur, et les connaissances relatives au domaine et aux processus de conception. Selon une démarche réflexive, j'applique ces mêmes principes dans ma thèse. Je propose une exploration en largeur du support à la créativité via cinq contributions logicielles complémentaires : Maestro et Bank pour la capitalisation des connaissances ; WebGallery, BrianStorming et Magellan pour l'inspiration et l'exploration de l'espace de conception. Plus précisément, Maestro traite de la capitalisation des processus de conception tandis que BANK assure la structuration et la capitalisation des connaissances en IHM via un graphe de modèles. WebGallery est une galerie de sites web pour inspirer les concepteurs : je conduis une expérimentation sur la perception humaine du style d'un site web. BrianStorming est un assistant au brainstorming : il fournit des suggestions pendant une séance de brainstorming électronique. Magellan est un environnement interactif à base d'algorithmes génétiques qui génèrent et transforment automatiquement des IHM pour un problème de conception donné. Par ce positionnement et ces contributions logicielles, l'ordinateur change de statut : de simple outil, il devient un concepteur assistant, partenaire du processus de créativité. / My PhD thesis contributes to the engineering of Human Computer Interaction (HCI). It deals with the design of User Interfaces (UI). I claim that creative processes should be better considered, and supported by tools especially for novice designers. The challenge is to speed up the exploration of the design space at the early stages of the process. This claim is grounded in both a theoretical state of the art in creativity and creativity support tools, and in practice of the topic with four hands-on experiences of creativity in different areas of design such as architecture, product design and UI design. I build my contribution on the following principles: (1) creativity is not reserved for the elite, but can be tailored and fostered by software tools; (2) the tools must leverage motivation, inspiration, wide exploration, and knowledge in UI and design processes. Through a reflective process, I apply these principles to my thesis. I explore a wide range of creativity support tools through five complementary software contributions: Maestro and Bank for supporting knowledge capitalization; WebGallery, BrianStorming and Magellan for fostering inspiration and exploration of the design space. Maestro addresses the capitalization of design processes whilst BANK gathers knowledge in HCI as a graph of models. WebGallery is a gallery of websites to inspire designers: I report an experiment on human perception of websites styles. BrianStorming is a brainstorming assistant: it provides suggestions in a electronic brainstorming session. Magellan is an interactive environment based on genetic algorithms that automatically generate and transform UIs for a given design problem. This changes the role of the computer: from a simple tool, it becomes a designer's partner in the creative process.