Cette thèse présente l'étude de la déstabilisation d'un film d'huile de silicone sous un plan horizontal poreux continûment alimenté. <br />On observe, en fonction du débit d'alimentation et de la viscosité, une grande richesse de comportements spatio-temporels à travers trois régimes de référence, constitués de gouttes, de colonnes ou de nappes: réseaux hexagonaux centrés, défauts topologiques oscillant ou pas, nappes spiralantes...<br />L'étude théorique de la déstabilisation d'une structure hexagonale menée dans cette thèse, permet de prédire tous les vecteurs d'onde possibles de l'instabilité secondaire, en particulier le mode de doublement de période observé dans l'expérience.<br />L'étude de la transition au chaos spatio-temporel par intermittences, à partir du régime hexagonal et stationnaire de colonnes, est également menée. Selon la viscosité utilisée, la transition est du premier ou du deuxième ordre au sens des systèmes thermodynamiques.

Two codes have been developed and implemented for use on massively parallelsuper computers to simulate two-dimensional and quasi-geostrophic turbulence.The codes have been found to scale well with increasing resolution and width ofthe simulations. This has allowed for the highest resolution simulations of twodimensionaland quasi-geostrophic turbulence so far reported in the literature.The direct numerical simulations have focused on the statistical characteristicsof turbulent cascades of energy and enstrophy, the role of coherent vorticesand departures from universal scaling laws, theoretized more than 40 yearsago. In particular, the investigations have concerned the enstrophy and energycascades in forced and decaying two-dimensional turbulence. Furthermore, theapplicability of Charney’s hypotheses on quasi-geostrophic turbulence has beentested. The results have shed light on the flow evolution at very large Reynoldsnumbers. The most important results are the robustness of the enstrophycascade in forced and decaying two-dimensional turbulence, the sensitivity toan infrared Reynolds number in the spectral scaling of the energy spectrumin the inverse energy cascade range, and the validation of Charney’s predictionson the dynamics of quasi-geostrophic turbulence. It has also been shownthat the scaling of the energy spectrum in the enstrophy cascade is insensitiveto intermittency in higher order statistics, but that corrections apply to the”universal” Batchelor-Kraichnan constant, as a consequence of large-scale dissipationanomalies following a classical remark by Landau (Landau &amp; Lifshitz1987). Another finding is that the inverse energy cascade is maintained bynonlocal triad interactions, which is in contradiction with the classical localityassumption. / QC 20101029

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Les cartes à puce, mondialement appelées Smart Cards, sont de véritables ordinateurs embarqués dont le but est d'effectuer des opérations de cryptographie et de stocker des données confidentielles, telles que des sommes d'argent, des informations biométriques, des droits d'accès. Il n'est donc pas étonnant que les pirates tentent de s'accaparer ces données, par des failles où la carte laisse fuir des informations capitales, appelées canaux secondaires. Le but de cette thèse est de concevoir des techniques de traitement du signal de masquage de signaux de consommation de courant. Un premier chapitre introductif présente l'univers de la carte à puce ainsi que les enjeux de sa sécurisation. Cela permet de fixer l'objectif à atteindre qui est de concevoir des techniques de masquage des signaux compatibles avec la technologie Smart Card. Le second chapitre présente l'étude et la caractérisation statistique d'un système dynamique chaotique servant à la genèse de nombres pseudo-aléatoires. Le chapitre suivant présente la méthode de masquage par décomposition des signaux, consistant à remplacer les échantillons du signal à masquer par les coefficients de son développement de Karhunen-Loève. Enfin, un dernier chapitre présente une autre technique de masquage des signaux où le modèle utilisé pour la consommation de courant est paramétrique. Le paramètre est estimé selon le critère du maximum de vraisemblance par une technique originale basée sur le couplage du filtrage adapté stochastique utilisé en détection avec l'algorithme Expectation-Maximization. Toutes les techniques sont validées à l'aide de signaux réels.

Depuis que l'animal humain a conçu un système de technologies pour la pensée abstraite grâce au langage, la guerre contre le monde sauvage est devenu une voie à sens unique vers l'aliénation, la civilisation et la littérature. Le but de ce travail est d'analyser comment les récits civilisationnels donnent une structure à l'expérience par le biais de la ségrégation, de la domestication, de la sélection, et de l'extermination, tandis que les récits sauvages démontrent les possibilités infinies du chaos pour découvrir le monde en toute sa diversité et en lien avec sa communauté de vie. Un des objectifs de cette thèse a été de combler le fossé entre la science et la littérature, et d'examiner l'interdépendance de la fiction et la réalité. Un autre objectif a été de mettre ces récits au cœur d'un dialogue les uns avec les autres, ainsi que de tracer leur expression dans les différentes disciplines et œuvres pour enfants et adultes mais également d’analyser leur manifestations c’est redondant dans la vie réelle. C'est un effort multi-disciplinaires qui se reflète dans la combinaison de méthodes de recherche en anthropologie et en études littéraires. Cette analyse compare et contraste trois livres de fiction pour enfants qui présentent trois différents paradigmes socio-économiques, à savoir, «Winnie-l'Ourson» de Milne qui met en place un monde civilisé monarcho-capitaliste, la trilogie de Nosov sur «les aventures de Neznaika et ses amis» qui présente les défis et les exploits d'une société anarcho-socialiste dans son évolution du primitivisme vers la technologie, et les livres de Moomines de Jansson, qui représentent le chaos, l'anarchie, et l'état sauvage qui contient tout, y compris des épisodes de civilisation. En axant la méthodologie de ma recherche sur la façon dont nous connaissons le monde, j'ai d'abord examiné la construction, la transmission et l'acquisition des connaissances, en particulier à travers la théorie de praxis de Bourdieu et la critique de la civilisation développée dans les études de Zerzan, Ong, et Goody sur les liens entre l'alphabétisation, la dette et l'oppression. Quant à la littérature pour enfants, j'ai choisi trois livres que j’ai connus pendant mon enfance, c'est-à-dire des livres qui sont devenus comme une «langue maternelle» pour moi. En ce sens, ce travail est aussi de «l’anthropologie du champ natif». En outre, j’analyse les prémisses sous-jacentes qui se trouvent non seulement dans les trois livres, mais dans le déroulement des récits de l'état sauvage et de la civilisation dans la vie réelle, des analyses qui paraissent dans cette thèse sous la forme d'extraits d’un journal ethnographique. De même que j’examine la nature de la littérature ainsi que des structures civilisées qui domestiquent le monde au moyen de menaces de mort, je trace aussi la présence de ces récits dans l'expression scientifique (le récit malthusien-darwinien), religieuse, et dans autres expressions culturelles, et réfléchis sur les défis présentés par la théorie anarchiste (Kropotkine) ainsi que par les livres pour enfants écrits du point de vue sauvage, tels que ceux des Moomines. / Ever since the human animal devised a system of technologies for abstract thought through language, the war on wilderness has become a one way path towards alienation, civilisation and literature. In this work, I examine how the civilised narrative orders experience by means of segregation, domestication, breeding, and extermination; whereas, I argue that the stories and narratives of wilderness project chaos and infinite possibilities for experiencing the world through a diverse community of life. One of my goals in conducting this study on children's literature as knowledge, culture and social foundation has been to bridge the gap between science and literature and to examine the interconnectedness of fiction and reality as a two-way road. Another aim has been to engage these narratives in a dialogue with each other as I trace their expression in the various disciplines and books written for both children and adults as well as analyse the manifestation of fictional narratives in real life. This is both an inter- and multi-disciplinary endeavour that is reflected in the combination of research methods drawn from anthropology and literary studies as well as in the content that traces the narratives of order and chaos, or civilisation and wilderness, in children's literature and our world. I have chosen to compare and contrast three fictional children's books that offer three different real-world socio-economic paradigms, namely, A.A. Milne's Winnie-the-Pooh projecting a civilised monarcho-capitalist world, Nikolai Nosov's trilogy on The Adventures of Dunno and Friends as presenting the challenges and feats of an anarcho-socialist society in evolution from primitivism towards technology, and Tove Jansson's Moominbooks depicting chaos, anarchy, and wilderness that contain everything, including encounters with civilisation, but most of all an infinite love for the world. Stemming from the basic question in research methodology on how we know the world, I first examine the construction, transmission, and acquisition of knowledge, particularly through the lens of Bourdieu's theory of praxis, as well as the critique of language and literacy through Zerzan's, Ong's, and Goody's studies on the links between literacy, debt and oppression. Regarding children's literature depicting the three socio-economic paradigms, I chose three books with which I have been familiar since childhood, i.e. in whose narratives I have “native fluency” and, in this sense, this work is also about “anthropology at home”. Moreover, I compared and contrasted the underlying premises not only in the three books, but also with the unfolding narratives of wilderness and civilisation in real life, that I inserted in the form of ethnographic/journal entries throughout the dissertation. As I examine the very nature of literature, culture, and language and the civilised structures that domesticate the world through the threat of death and the expropriation of food, I also trace the presence of these narratives in the scientific (the Malthusian-Darwinian narrative), religious, and other cultural expressions and the challenges provided by anarchist science and theory (Kropotkin) as well as wild children's books such as Jansson's Moomintrolls.

This thesis presents a computationally efficient cryptosystem based on chaotic continuous-interval cellular automata (CCA). This cryptosystem increases data protection as demonstrated by its flexibility to encrypt/decrypt information from distinct sources (e.g., text, sound, and images). This cryptosystem has the following enhancements over the previous chaos-based cryptosystems: (i) a mathematical model based on a new chaotic CCA strange attractor, (ii) integration of modules containing dynamical systems to generate complex sequences, (iii) generation of an unlimited number of keys due to the features of chaotic phenomena obtained through CCA, which is an improvement over previous symmetric cryptosystems, and (iv) a high-quality concealment of the cryptosystem strange attractor. Instead of using differential equations, a process of mixing chaotic sequences obtained from CCA is also introduced. As compared to other recent approaches, this mixing process provides a basis to achieve higher security by using a higher degree of complexity for the encryption/decryption processes. This cryptosystem is tested through the following three methods: (i) a stationarity test based on the invariance of the first ten statistical moments, (ii) a polyscale test based on the variance fractal dimension trajectory (VFDT) and the spectral fractal dimension (SFD), and (iii) a surrogate data test. This cryptosystem secures data from distinct sources, while leaving no patterns in the ciphertexts. This cryptosystem is robust in terms of resisting attacks that: (i) identify a chaotic system in the time domain, (ii) reconstruct the chaotic attractor by monitoring the system state variables, (iii) search the system synchronization parameters, (iv) statistical cryptanalysis, and (v) polyscale cryptanalysis.

This thesis examines the utility of the Rényi entropy (RE), a measure of the complexity of probability density functions, as a tool for finding physically meaningful patterns in geophysical data. Initially, the RE is applied to observational data of long-lived atmospheric tracers in order to analyse the dynamics of stratospheric transitions regions associated with barriers to horizontal mixing. Its wider applicability is investigated by testing the RE as a method for highlighting internal boundaries in snow and ice from ground penetrating radar (GPR) recordings. High-resolution 500 MHz GPR soundings of dry snow were acquired at several sites near Scott Base, Antarctica, in 2008 and 2009, with the aim of using the RE to facilitate the identification and tracking of subsurface layers to extrapolate point measurements of accumulation from snow pits and firn cores to larger areas. The atmospheric analysis focuses on applying the RE to observational tracer data from the EOS-MLS satellite instrument. Nitrous oxide (N2O) is shown to exhibit subtropical RE maxima in both hemispheres. These peaks are a measure of the tracer gradients that mark the transition between the tropics and the mid-latitudes in the stratosphere, also referred to as the edges of the tropical pipe. The RE maxima are shown to be located closer to the equator in winter than in summer. This agrees well with the expected behaviour of the tropical pipe edges and is similar to results reported by other studies. Compared to other stratospheric mixing metrics, the RE has the advantage that it is easy to calculate as it does not, for example, require conversion to equivalent latitude and does not rely on dynamical information such as wind fields. The RE analysis also reveals occasional sudden poleward shifts of the southern hemisphere tropical pipe edge during austral winter which are accompanied by increased mid-latitude N2O levels. These events are investigated in more detail by creating daily high-resolution N2O maps using a two-dimensional trajectory model and MERRA reanalysis winds to advect N2O observations forwards and backwards in time on isentropic surfaces. With the aid of this ‘domain filling’ technique it is illustrated that the increase in southern hemisphere mid-latitude N2O during austral winter is probably the result of the cumulative effect of several large-scale, episodic leaks of N2O-rich air from the tropical pipe. A comparison with the global distribution of potential vorticity strongly suggests that irreversible mixing related to planetary wave breaking is the cause of the leak events. Between 2004 and 2011 the large-scale leaks are shown to occur approximately every second year and a connection to the equatorial quasi-biennial oscillation is found to be likely, though this cannot be established conclusively due to the relatively short data set. Identification and tracking of subsurface boundaries, such as ice layers in snow or the bedrock of a glacier, is the focus of the cryospheric part of this project. The utility of the RE for detecting amplitude gradients associated with reflections in GPR recordings is initially tested on a 25 MHz sounding of an Antarctic glacier. The results show distinct regions of increased RE values that allow identification of the glacial bedrock along large parts of the profile. Due to the low computational requirements, the RE is found to be an effective pseudo gain function for initial analysis of GPR data in the field. While other gain functions often have to be tuned to give a good contrast between reflections and background noise over the whole vertical range of a profile, the RE tends to assign all detectable amplitude gradients a similar (high) value, resulting in a clear contrast between reflections and background scattering. Additionally, theoretical considerations allow the definition of a ‘standard’ data window size with which the RE can be applied to recordings made by most pulsed GPR systems and centre frequencies. This is confirmed by tests with higher frequency recordings (50 and 500 MHz) acquired on the McMurdo Ice Shelf. However, these also reveal that the RE processing is less reliable for identifying more closely spaced reflections from internal layers in dry snow. In order to complete the intended high-resolution analysis of accumulation patterns by tracking internal snow layers in the 500 MHz data from two test sites, a different processing approach is developed. Using an estimate of the emitted waveform from direct measurement, deterministic deconvolution via the Fourier domain is applied to the high-resolution GPR data. This reveals unambiguous reflection horizons which can be observed in repeat measurements made one year apart. Point measurements of average accumulation from snow pits and firn cores are extrapolated to larger areas by identifying and tracking a dateable dust layer horizon in the radargrams. Furthermore, it is shown that annual compaction rates of snow can be estimated by tracking several internal reflection horizons along the deconvolved radar profiles and calculating the average change in separation of horizon pairs from one year to the next. The technique is complementary to point measurements from other studies and the derived compaction rates agree well with published values and theoretical estimates.

The main problem evaluated in this manuscript is the stabilization of periodic orbits of non-linear dynamical systems by use of feedback control. The goal of the control methods proposed in this work is to achieve a stable periodic oscillation. These control methods are applied to systems that present unstable periodic orbits in the state space, and the latter are the orbits to be stabilized.The methods proposed here are such that the resulting stable oscillation is obtained with low control effort, and the control signal is designed to converge to zero when the trajectory tends to the stabilized orbit. Local stability of the periodic orbits is analyzed by studying the stability of some linear time-periodic systems, using the Floquet stability theory. These linear systems are obtained by linearizing the trajectories in the vicinity of the periodic orbits.The control methods used for stabilization of periodic orbits here are the proportional feedback control, the delayed feedback control and the prediction-based feedback control. These methods are applied to discrete and continuous-time systems with the necessary modifications. The main contributions of the thesis are related to these methods, proposing an alternative control gain design, a new control law and related results.

Le problème de la dimension stochastique élevée est récurrent dans les analyses probabilistes des structures. Il correspond à l'augmentation exponentielle du nombre d'évaluations du modèle mécanique lorsque le nombre de paramètres incertains est élevé. Afin de pallier cette difficulté, nous avons proposé dans cette thèse, une approche à deux étapes. La première consiste à déterminer la dimension stochastique efficace, en se basant sur une hiérarchisation des paramètres incertains en utilisant les méthodes de criblage. Une fois les paramètres prépondérants sur la variabilité de la réponse du modèle identifiés, ils sont modélisés par des variables aléatoires et le reste des paramètres est fixé à leurs valeurs moyennes respectives, dans le calcul stochastique proprement dit. Cette tâche fut la deuxième étape de l'approche proposée, dans laquelle la méthode de décomposition de la dimension est utilisée pour caractériser l'aléa de la réponse du modèle, par l'estimation des moments statistiques et la construction de la densité de probabilité. Cette approche permet d'économiser jusqu'à 90% du temps de calcul demandé par les méthodes de calcul stochastique classiques. Elle est ensuite utilisée dans l'évaluation de l'intégrité d'une toiture à ossature bois d'une habitation individuelle installée sur un site d'aléa sismique fort. Dans ce contexte, l'analyse du comportement de la structure est basée sur un modèle éléments finis, dans lequel les assemblages en bois sont modélisés par une loi anisotrope avec hystérésis et l'action sismique est représentée par huit accélérogrammes naturels fournis par le BRGM. Ces accélérogrammes permettent de représenter différents types de sols selon en se référant à la classification de l'Eurocode 8. La défaillance de la toiture est définie par l'atteinte de l'endommagement, enregistré dans les assemblages situés sur les éléments de contreventement et les éléments d'anti-flambement, d'un niveau critique fixé à l'aide des résultats des essais. Des analyses déterministes du modèle éléments finis ont montré que la toiture résiste à l'aléa sismique de la ville du Moule en Guadeloupe. Les analyses probabilistes ont montré que parmi les 134 variables aléatoires représentant l'aléa dans le comportement non linéaire des assemblages, 15 seulement contribuent effectivement à la variabilité de la réponse mécanique ce qui a permis de réduire la dimension stochastique dans le calcul des moments statistiques. En s'appuyant sur les estimations de la moyenne et de l'écart-type on a montré que la variabilité de l'endommagement dans les assemblages situés dans les éléments de contreventement est plus importante que celle de l'endommagement sur les assemblages situés sur les éléments d'anti-flambement. De plus, elle est plus significative pour les signaux les plus nocifs sur la structure.

Au cours des deux dernières décennies, les signaux chaotiques ont été de plus en plus pris en compte dans les télécommunications, traitement du signal ou transmissions sécurisées. De nombreux articles ont été publiés qui étudient la densité spectrale de puissance (DSP) des signaux générés par des transformations spécifiques. La concentration sur la DSP est due à l'importance de la fréquence dans les télécommunications et la transmission sécurisée. Grâce au grand nombre de systèmes sans fil, la disponibilité des fréquences de transmission et de réception est de plus en plus rare pour les communications sans fil. Aussi, les médias guidés ont des limitations liées à la bande passante du signal. Dans cette thèse, nous étudions certaines propriétés associées à la bifurcation collision de frontière pour une transformation unidimensionnelle linéaire par morceaux avec trois pentes et deux paramètres. Nous calculons les expressions analytiques de l'autocorrélation et de la densité spectrale de puissance des signaux chaotiques générés par les transformations linéaires par morceaux. Nous montrons l'existence d'une forte relation entre les différents types de densité spectrale de puissance (passe-bas, passe-haut ou coupe-bande) et les paramètres de bifurcation. Nous notons également en évidence une relation entre le type de spectre et l'ordre des cycles attractifs. Le type du spectre dépend de l'existence des orbites périodiques au-delà de la bifurcation de collision de frontière qui a donné naissance au chaos. Nous utilisons ensuite les transformations chaotiques pour étudier la fonction d'ambiguïté. Nous combinons quelques transformations chaotiques bien déterminées pour obtenir un spectre large bande avec une bonne fonction d'ambiguïté qui peut être utilisée en système radar.