Les principales limitations des systèmes d'intégration de données existants sont soit leur absence d'automatisation en l'absence d'une ontologie partagée, soit l'absence d'autonomie des sources dans le cas où une ontologie partagée est utilisée, et, dans tous les cas l'absence de prise en compte des besoins d'évolution asynchrone tant des différentes sources de données que des ontologies. Dans cette thèse, nous proposons d'abord une approche d'intégration permettant d'assurer une intégration entièrement automatique de sources de données, tout en laissant à chacune des sources une autonomie significative tant au niveau de sa structure qu'au niveau de son évolution. Cette approche suppose que chaque source contienne à la fois sa propre ontologie et les relations sémantiques qui l'articulent a priori avec une ou des ontologie(s) partagée(s). Nous proposons ensuite un modèle qui permet une gestion automatique de l'évolution asynchrone de notre système d'intégration à base ontologique. L'hypothèse fondamentale autour de ce modèle, appelée principe de continuité ontologique, stipule qu'une évolution d'une ontologie ne peut infirmer un axiome antérieurement vrai. Nous proposons enfin dans la dernière partie de cette thèse, une méthode d'intégration par réification des correspondances entre ontologies. Cette approche permet de traiter de façon neutre, indépendante de tout langage ou environnement des correspondances arbitrairement complexes entre ontologies. L'ensemble de ces propositions a été validé sur des exemples issus du commerce électronique professionnel (B2B) et de l'intégration des catalogues de composants industriels (projet PLIB).

LE DIAGNOSTIC DES ENTRAINEMENTS ELECTRIQUES PERMET D'ENVISAGER UNE AMELIORATION DE LA DISPONIBILITE ET DE LA POLITIQUE DE MAINTENANCE DANS LES SYSTEMES DE PRODUCTION. L'OBJECTIF DE LA THESE EST DE DETECTER ET DE LOCALISER EN LIGNE DES DEFAUTS SURVENANT DANS UN ENTRAINEMENT ELECTRIQUE. UNE ANALYSE CAUSALE SERT TOUT D'ABORD A DECOMPOSER SYSTEMATIQUEMENT UN MODELE GLOBAL EN MODELES LOCAUX, INDEPENDAMMENT DE LA NATURE DU MODELE. UN PREMIER JEU DE RESIDUS (INDICATEURS DE DEFAUT) EST AINSI OBTENU. DES METHODES CLASSIQUES DE GENERATION DE RESIDUS, FONDEES SUR DES MODELES NUMERIQUES, SONT EGALEMENT UTILISEES : OBSERVATEURS, EQUATIONS DE PARITE. DANS CE CADRE, DES TECHNIQUES DE DECOUPLAGE PARFAIT ET APPROXIMATIF SONT APPLIQUEES. UNE ETUDE DE SENSIBILITE DES RESIDUS EST MENEE. CERTAINES DE CES METHODES SONT APPLIQUEES A UNE MACHINE A COURANT CONTINU ET D'AUTRES LE SONT A UNE MACHINE ASYNCHRONE. DES OBSERVATEURS ADAPTATIFS REALISANT DES TESTS DE MODELES SONT UTILISES POUR LE DIAGNOSTIC D'UNE MACHINE ASYNCHRONE. L'ETAPE DE DECISION (CLASSIFICATION) REPOSE SUR UN ENSEMBLE DE CRITERES LIES AUX RESIDUS. LA DECISION INDIQUE QUELLES CLASSES DE DEFAUTS SONT LES PLUS COHERENTES AVEC LES OBSERVATIONS DISPONIBLES. LES SENSIBILITES DES RESIDUS PEUVENT SERVIR A SELECTIONNER LES PLUS PERTINENTS (AU SENS D'UN CRITERE DE PERFORMANCE) SOIT PAR L'APPLICATION DE REGLES ELEMENTAIRES, SOIT PAR UNE OPTIMISATION (ALGORITHME GENETIQUE). LES ORDRES DE GRANDEUR RELATIFS DES RESIDUS FOURNISSENT EGALEMENT UNE INFORMATION PLUS RICHE QUE CELLE D'UNE TABLE DE SIGNATURE BOOLEENNE ET PERMETTENT D'AMELIORER AINSI LES PERFORMANCES DE LA LOCALISATION.

Le Québec vit un vieillissement marqué de sa population et doit faire face aux problèmes que cela engendre. Cette situation soulève des enjeux sociaux et économiques liés à la santé comme l'augmentation des problèmes chroniques de santé en fin de vie, le maintien de la qualité des soins à la population et plus généralement le financement du domaine de la santé. Le Centre de recherche sur les habitats intelligents (CRHI) de l'Université de Sherbrooke cherche à développer une solution technologique socialement acceptable à ces enjeux. Les travaux qui y sont faits visent à favoriser l'autonomie de personnes atteintes de troubles cognitifs afin de leur permettre de demeurer à domicile le plus longtemps possible. Cette recherche doctorale porte spécifiquement sur l'utilisation des technologies de l'habitat intelligent pour soutenir le travail coopératif entre les professionnels de la santé, les intervenants sociaux et les proches aidants. On y aborde la problématique du travail "même lieu/temps différents" dans l'équipe hétérogène sous l'angle du travail coopératif assisté par ordinateur (TCAO). Un collecticiel asynchrone distribué dans l'habitat intelligent a été développé à titre de preuve de concept. Des activités de communication, de coordination et de production des intervenants ont été scénarisées afin de démontrer le fonctionnement du prototype. Le collecticiel C4C intègre notamment des outils de travail éprouvés comme le système de mesure de l'autonomie fonctionnelle (SMAF) qui est utilisé pour déterminer et suivre le niveau de service à offrir à une personne en perte d'autonomie. Notre recherche a permis d'élaborer : - une infrastructure distribuée de services sous l'approche par réseau de pairs pour un habitat intelligent ; - un modèle de gestion de l'information dans une perspective historique et spatiale intérieure tridimensionnelle ; - un modèle de gestion de la coopération en mode "pousser de l'information" basé sur le contexte de travail. Ensemble, ces contributions structurent et définissent le mode de travail dans l'équipe de soins et de maintien à domicile. En facilitant la coopération dans l'habitat intelligent, notre recherche vise la continuité accrue des soins pour permettre à plus de personnes souffrant de limitations cognitives ou physiques de vivre à la maison dans leur communauté.

La conception de circuits intégrés asynchrones, notamment de circuits QDI (Quasi-Delay Insensitive), offrent la possibilité de disposer de circuits très robustes aux conditions environnementales (tension, température) ainsi qu'aux variations des procédés de fabrication. Ces bonnes propriétés sont dues à une conception ne comportant pas d'hypothèses temporelles à l'exception de la fourche isochrone --hypothèse finalement très faible. Ainsi, une variation de la tension se traduit par une réduction de la vitesse de fonctionnement sans pour autant altérer la fonctionnalité du circuit. Cette thèse étudie la robustesse des circuits asynchrones dans des environnements de fonctionnement très sévères susceptibles de mettre en défaut la correction fonctionnelle des circuits asynchrones QDI. Cette situation se présente par exemple quand les transitions des signaux sur les portes deviennent très lentes. Cette situation exceptionnelle peut-être directement provoquée par un environnement agressif (émission électromagnétique, particules à haute énergie, ...) ou par les effets du vieillissement du circuit intégré. Dans un contexte où le circuit est employé à des fins sécuritaires telles que les applications aéronautiques, spatiales ou médicales, il s'avère nécessaire de quantifier les limites de fonctionnement des circuits asynchrones et de trouver des moyens pour améliorer leur robustesse. Ce manuscrit propose une étude complète du comportement des circuits asynchrones et propose des techniques de conception pour en améliorer la robustesse. Les résultats obtenus ont été validés sur des technologies CMOS avancées de ST Microelectronics par des simulations analogiques d'une part, et avec l'aide d'un outil de preuve formelle développé à l'Université British Columbia au Canada d'autre part.

Les processus de conception collaborative actuels comprennent un nombre important de situations coopératives dans lesquelles des participants géographiquement distribués, issus de différents domaines d'expertises, ont besoin de construire une compréhension mutuelle afin d'évaluer collectivement les solutions de conception. Les représentations tridimensionnelles de produit sont souvent utilisées dans ces situations comme l'artefact partagé entre les participants. Malgré l'avancement de technologies de Travail Collaboratif Assisté par Ordinnateur, la communication asynchrone reste difficile. Ceci est lié au manque d'une part de fonctionnalités permettant aux participants d'éliciter des informations tacites sur les représentations 3D et, d'autre part, à l'absence des mécanismes pour soutenir la communication argumentative. La question adressée dans cette thèse est de savoir comment les annotations peuvent être utilisées sur des représentations 3D pour soutenir la communication asynchrone, afin de permettre un partage plus efficace de l'information. Les contributions de ce travail incluent (1) un modèle d'annotation qui permet d'exprimer l'intention de conception, (2) une structure d'annotation qui facilite la compréhension de l'information en unifiant les dimensions communicatives et informationnelles du contenu de l'annotation, (3) un répertoire d'annotation afin de faciliter la recherche et la réutilisation des annotations, (4) l'environnement Annot'Action, une implémentation informatique des concepts proposés.

Th. 3e cycle--Électrotech.--Grenoble--I.N.P., 1982. N°: D3 164.

Aujourd'hui, il existe plusieurs façons de développer des circuits microélectroniques adaptés aux applications spatiales qui répondent aux contraintes sévères de l'immunité contre les radiations, que ce soit en termes de technique de conception ou de processus de fabrication. Le but de ce doctorat est d'une part de combiner plusieurs techniques nouvelles de microélectronique pour concevoir des architectures adaptées à ce type d'application et d'autre part, d'incorporer des composants magnétiques non-volatiles intrinsèquement robustes aux rayonnements. Un tel couplage serait tout à fait novateur et profiterait sans précédent, en termes de surface, de consommation, de robustesse et de coût.Contrairement à la conception de circuits synchrones qui reposent sur un signal d'horloge, les circuits asynchrones ont l'avantage d'être plus ou moins insensibles aux variations temporel résultant par exemple des variations du processus de fabrication. En outre, en évitant l'utilisation d'une horloge, les circuits asynchrones ont une consommation d'énergie relativement faible. Les circuits asynchrones sont généralement conçus pour fonctionner en fonction des événements déterminés grâce à un protocole de "poignée de main" spécifique.Pour les applications avioniques et spatiales, il serait souhaitable de fournir un circuit asynchrone rendu robuste contre les effets des radiations. En effet, la présence de particules ionisantes à haute altitude ou dans l'espace peut induire des courants perturbateurs dans des circuits intégrés qui peuvent être suffisants pour provoquer un basculement à l'état binaire maintenu par une ou plusieurs grilles. Cela peut provoquer un dysfonctionnement du circuit, connu dans l'état de l'art en tant que single event upset (SEU). Il a été proposé de fournir un module redondant double (Dual Modular Redundency: DMR) ou un module redondant triple (Tripple Modular Redundcy: TMR) dans une conception de circuit asynchrone afin de fournir une protection contre les radiations. De telles techniques s'appuient sur la duplication du circuit dans le cas de DMR, ou en triplant le circuit dans le cas de TMR, et en détectant une discordance entre les sorties des circuits comme indication de l'apparition d'une SEU.L'intégration de composants non-volatils intrinsèquement robustes, tels que les jonctions de tunnel magnétique (JTM), l'élément principal de la mémoire MRAM, pourrait conduire à de nouvelles façons de retenir les données dans des environnements difficiles. Les dispositifs JTM sont constitués de matériaux ferromagnétiques avec des propriétés magnétiques qui ne sont pas sensibles aux rayonnements. Les données sont stockées sous la forme de la direction de l'aimantation et non sous la forme d'une charge électrique, qui est une propriété essentielle pour les applications spatiales. Il est également largement reconnu dans le domaine de la microélectronique que les circuits intégrés fabriqués sur les substrats SOI (Silicon On Insulator) sont plus robustes aux radiations.Il existe donc un besoin dans l'état de l'art pour un circuit ayant une surface et une consommation d'énergie relativement faibles, et qui permet une récupération après un SEU sans nécessiter de réinitialisation et qui présente des caractéristiques non-volatiles. L'objectif de ce doctorat est de combiner tous les avantages mentionnés ci-dessus en regroupant plusieurs méthodes de conception microélectronique répondant aux contraintes des applications spatiales dans une nouvelle architecture. Un Circuit complet a été imaginé, conçu, simulé et envoyé en fabrication. Ce circuit est composé d'un pipeline asynchrone d'additionneur et d'un test intégré complexe connu sous le nom de BIST (Built In Self Test). Apres fabrication, ce circuit sera testé. Premièrement des tests fonctionnels vont être réalisés, puis des tests sous laser pulsé seront menés ainsi que sous attaques aux ions lourds. / Today, there are several ways to develop microelectronic circuits adapted for space applications that meet the harsh constraints of immunity towards radiation, whether in terms of technical design or manufacturing process. The aim of this doctorate is on the one hand to combine several novel techniques of microelectronics to design architectures adapted to this type of application, and on the other hand to incorporate non-volatile magnetic components inherently robust to radiation. Such an assembly would be quite innovative and would benefit without precedent, in terms of surface, consumption, robustness and cost.In contrast with synchronous circuit designs that rely on a clock signal, asynchronous circuits have the advantage of being more or less insensitive to delay variations resulting for example from variations in the manufacturing process. Furthermore, by avoiding the use of a clock, asynchronous circuits have relatively low power consumption. Asynchronous circuits are generally designed to operate based on events determined using a specific handshake protocol.For aviation and/or spatial applications, it would be desirable to provide an asynchronous circuit that is rendered robust against the effects of radiation. Indeed, the presence of ionising particles at high altitudes or in space can induce currents in integrated circuits that may be enough to cause a flip in the binary state held by one or more gates. This may cause the circuit to malfunction, known in the art as a single event upset (SEU). It has been proposed to provide dual modular redundancy (DMR) or triple modular redundancy (TMR) in an asynchronous circuit design in order to provide radiation protection. Such techniques rely on duplicating the circuit in the case of DMR, or triplicating the circuit in the case of TMR, and detecting a discordance between the outputs of the circuits as an indication of the occurrence of an SEU.The integration of inherently robust non-volatile components, such as Magnetic Tunnel Junctions (MTJ), the main element of MRAM memory, could lead to new ways of data retention in harsh environments. MTJ devices are constituted of ferromagnetic materials with magnetic properties that are not sensitive to radiation. Data is stored in the form of the direction of the magnetisation and not in the form of an electric charge, which is an essential property for space applications. It is also widely recognised in the field of microelectronics that integrated circuits manufactured on SOI (Silicon On Insulator) substrates are more robust to radiation.There is thus a need in the art for a circuit having relatively low surface area and power consumption, and that allows recovery following an SEU without requiring a reset and that has non-volatile characteristics. The objective of this doctorate is to combine all the above mentioned benefits by regrouping several methods of microelectronic design responding to the constraints of space applications into a novel architecture. A complete circuit has been created, designed, simulated, validated and sent to manufacturing in a 28nm FD-SOI process. This circuit is composed of an adder pipeline and a complex BIST (Build In Self Test). When fabricated, this circuit will be tested. First a functional test will be realised, then laser pules attacks will be performed and finally a heavy ions attack campaign.

La simulation numérique est devenue un outil central dans la modélisation de nombreux systèmes physiques tels que la dynamique des fluides, les plasmas, l'électromagnétisme, etc. L'existence de phénomènes multi-échelles rend l'intégration numérique de ces modèles très difficile du point de vue de la précision et du temps de calcul. En effet, dans les méthodes classiques d'intégration temporelle, le pas de temps est limité par la taille des plus petites mailles au travers d'une relation de type CFL. De plus, la forte disparité entre le pas de temps effectif et la condition CFL favorise les phénomènes de diffusion numérique. Dans la littérature, des nombreux algorithmes à pas de temps locaux (LTS) ont été développés. Pour la plupart des algorithmes LTS, les pas de temps locaux doivent être choisis parmi les fractions du pas de temps global. Nous présentons dans cette thèse une méthode asynchrone pour l'intégration explicite des équations différentielles multi-échelles. Cette méthode repose sur l'utilisation de critères de stabilité locaux, critères déterminés non pas globalement mais à partir de conditions CFL locales. De plus, contrairement aux schémas LTS, l'algorithme asynchrone permet la sélection de pas de temps indépendants pour chaque cellule de maillage. Cette thèse comporte plusieurs volets. Le premier concerne l'étude mathématique des propriétés du schéma asynchrone. Le deuxième a pour objectif d'étudier la montée en ordre, à la fois temporelle et spatiale, des méthodes asynchrones. De nombreux développements dans le cadre des méthodes de haute précision en temps ou en espace, telles que les méthodes de type Galerkin Discontinu, peuvent offrir un cadre naturel pour l'amélioration de la précision des méthodes asynchrones. Toutefois, les estimations garantissant l'ordre de précision de ces méthodes peuvent ne pas être directement compatibles avec l'aspect asynchrone. L'objectif de cette thèse est donc de développer un schéma numérique asynchrone d'ordre élevé mais qui permet également de limiter la quantité de calculs à effectuer. Le troisième volet de cette thèse se focalise sur l'application numérique puisqu'il concerne la mise en oeuvre de la méthode asynchrone dans la simulation des cas-tests représentatifs de problèmes multi-échelles. / Numerical simulation has become a central tool for the modeling of many physical systems (Fluid dynamics, plasmas, electromagnetism, etc). Multi-scale phenomena make the integration of these physical systems difficult in terms of accuracy and computational time. Numerical time-stepping integration techniques used for modeling such problems generally fall into two categories : explicit and implicit schemes. In the explicit schemes, all unknown variables are computed at the current time level from quantities already available. The time step used is then limited by the most restrictive CFL condition over the whole computation domain. In the implicit method the time step is no longer limited by the CFL conditions. However the scheme is generally not suitable for strongly coupled problems. To solve such problems, a number of local time-stepping (LTS) approaches have been developed. These methods are restricted by a local CFL condition rather than the traditional global CFL condition. For most of these LTS algorithms, local time steps are usually selected to be fractions of the global time step so that regular meeting points in time exist, and only little work is available on LTS methods with independent time steps. We present in this thesis an asynchronous method for the explicit integration of multi-scale partial differential equations. This method is restricted by a local CFL condition rather than the traditional global CFL condition. Moreover, contrary to other LTS methods, the asynchronous algorithm permits the selection of independent time steps in each mesh element. Our work consists of several components. The first one concerns the mathematical study of the properties of the asynchronous method. the objective of the second part is to study the improvement of the convergence rate for asynchronous methods. Many approaches in the context of high precision methods in time or in space, such as the Discontinuous Galerkin methods, may offer a natural setting to improve the precision of the asynchronous methods. However, the estimates ensuring the order of the accuracy of the method may not be directly compatible with the asynchronous aspect. Then, the objective is to develop a high order asynchronous numerical scheme which also preserves the computational time reduction. Finally, the third part is focused on the implementation of the asynchronous method and illustrate the advantages of the method on test-cases representative of multiscale problems.

La conception de circuits intégrés asynchrones, notamment de circuits QDI (Quasi-Delay Insensitive), offrent la possibilité de disposer de circuits très robustes aux conditions environnementales (tension, température) ainsi qu'aux variations des procédés de fabrication. Ces bonnes propriétés sont dues à une conception ne comportant pas d'hypothèses temporelles à l'exception de la fourche isochrone --hypothèse finalement très faible. Ainsi, une variation de la tension se traduit par une réduction de la vitesse de fonctionnement sans pour autant altérer la fonctionnalité du circuit. Cette thèse étudie la robustesse des circuits asynchrones dans des environnements de fonctionnement très sévères susceptibles de mettre en défaut la correction fonctionnelle des circuits asynchrones QDI. Cette situation se présente par exemple quand les transitions des signaux sur les portes deviennent très lentes. Cette situation exceptionnelle peut-être directement provoquée par un environnement agressif (émission électromagnétique, particules à haute énergie, ...) ou par les effets du vieillissement du circuit intégré. Dans un contexte où le circuit est employé à des fins sécuritaires telles que les applications aéronautiques, spatiales ou médicales, il s'avère nécessaire de quantifier les limites de fonctionnement des circuits asynchrones et de trouver des moyens pour améliorer leur robustesse. Ce manuscrit propose une étude complète du comportement des circuits asynchrones et propose des techniques de conception pour en améliorer la robustesse. Les résultats obtenus ont été validés sur des technologies CMOS avancées de ST Microelectronics par des simulations analogiques d'une part, et avec l'aide d'un outil de preuve formelle développé à l'Université British Columbia au Canada d'autre part. / The design of self-timed integrated circuits, including QDI (Quasi-Delay Insensitive) circuits, lead to robust circuits against variabilities in manufacturing processes and in running conditions (voltage, temperature). These qualities are consequences of the synthesys flow that does not create timing assumptions excepted a weak one related to isochronic forks. In self-timed circuits, the running speed automatically adjusts to the available supply voltage with no behavioral changes. This work focuses on the self-timed circuit robustness in the context of environments where running conditions can make QDI self-timed circuits failing. For instance, this happens when transition speeds at gate entrances become very slow. This uncommonly encountered situation can be triggered in harsh environments (with electromagnetic disturbences, high-energy particulesdots) or because of age effects on manufactured chips. If the integrated circuit is designed for critical operations such as in aeronautical, spatial or medical applications, the self-timed circuit limits have to be carrefully evaluated and eventually shifted in order to improve the circuit robustness. This publication includes a complete study of the self-timed circuit behaviors and some design proposals in order to enhance the circuit robustness. Experimental results were obtained firstly, during analog simulations targetting advanced CMOS technologies from STMicroelectronics and secondly, using formal methods implemented in a tool from the University of British Columbia.

L’implementation de la vision biologique sur machine est un problème majeur que la recherche actuelle a à peine effleuré la surface. Les organismes vivants sont capables de réaliser des tâches visuelles très complexes et de manière très efficace. La stéréovision fait partie de ces mécanismes complexes que les sci- entifiques tentent de reproduire à l’aide de caméras à haute résolution. Cette thèse aborde le problème de la stéréovision d’une manière neuromorphique par l’intermédiaire d’une nouvelle génération de capteurs de vision appelés ”rétines de silicium”. Ces rétines de silicium imitent les rétines biologiques en capturant l’information visuelle sous forme de flux asynchrones d’événements codant les changements de contraste avec une grande précision temporelle. Ces capteurs sont utilisés pour étudier l’importance de la précision et de la dynamiquetemporelledelascènedansleproblèmedemiseencorrespondance stéréo. Nous proposons une des premières méthodes de reconstruction 3D capable de produire des modèles 3D d’une manière totalement asynchrone, á partir de l’information visuelle. Cette approche, outre son originalité, permet également de préserver la dynamique native de la scène. Cette thèse montre que le temps en tant que medium d’information, joue un rôle primordial dans la stéréovision. Le temps peut compléter, compenser, voire remplacer l’information apportée habituellement par la luminance et la géométrie. Ce travail établit également les fondations solides des futures recherches en vision stéréo á haute vitesse et haute dynamique, basée sur les événements. Il ouvre également de nouvelles perspectives prometteuses pour la résolution de problèmes traditionels de vision artificielle grâce à l’apport du nouveau paradigme de la vision asynchrone. / Reproducing biological vision in a machine is a challenging problem for which scientists have just scratched the surface. Living organisms are able to per- form complex tasks in an awestruckly efficient manner. The stereovision is one of these complex mechanisms that computer scientists try to replicate with high resolution cameras. This thesis takes on the stereovision problem in a neuromorphic way by mean of a new generation of vision sensors also called ”silicon retinas”. These silicon retinas mimic biological retinas by cap- turing the visual information into the form of asynchronous stream of events that encode contrast change at high temporal precision. These sensors are used to study the importance of the precise timing and the scene temporal dynamics in solving the stereo correspondence problem. We propose one of the first 3D reconstruction methods which is able to produce 3Dmodelsinatrulyevent-basedandasynchronousmanner, fromevent-based visual information. Besides the novelty of proposing a truly temporal- based asynchronous event-driven approach of 3D reconstructions, this work is also able to preserve the native dynamic of the scene. Time as information medium is proven to have a critical role in stereovision. Time can supplement, compensate and even replace the usual luminance and spatial information. This work lays strong foundations for future research on high temporal and event-based dynamic stereo vision. It also opens new promisingperspectivesforsolvingtraditionalmachinevisionproblemsthanks to the use of the new asynchronous vision paradigm.