En informatique, les logiques formelles ont une place centrale dans la représentation et le traitement des connaissances. Elles sont utilisées pour la modélisation et la vérification de systèmes informatiques et de leurs propriétés ainsi que pour la formalisation de différents types de raisonnement. Dans ce contexte il existe un large spectre de logiques non-classiques parmi lesquelles les logiques modales jouent un rôle important. Alors que les logiques modales classiques ont été largement étudiées, nous nous focalisons dans cette thèse sur les logiques modales intuitionnistes et aussi hybrides floues en abordant un certain nombre de questions principalement du point de vue de la théorie de la démonstration. Nous proposons pour ces logiques de nouveaux systèmes de preuve, notamment suivant les formalismes de déduction naturelle et de calcul des séquents, qui sont fondés sur de nouvelles structures multi-contextuelles généralisant la structure standard de séquent / In computer science, formal logics are central for studying the representation and the treatment of knowledge. Indeed, they are widely used for modeling and verifying computer systems and their properties and also for formalizing different kinds of reasoning. In this context there exist many non-classical logics and among them modal logics play a key role. As classical modal logics have been deeply studied, we focus in this thesis on the intuitionistic modal logics and also on fuzzy hybrid logics by studying some important questions mainly from the viewpoint of proof theory . We define for these logics new proof systems, following natural deduction and sequent calculus formalisms, that are based on new multi-contextual structures generalizing the standard sequent structure

Cette thèse propose et étudie de nouveaux systèmes déductifs mêlant calculs et déductions. La déduction modulo est un premier formalisme qui traduit un pouvoir calculatoire grâce à un système de réécriture. Nous présentons un paradigme dual appelé superdéduction qui traduit un pouvoir déductif par de nouvelles inférences. Ces pouvoirs calculatoires et déductifs modifient la représentation des preuves et leur interaction par les processus d'élimination des coupures. La normalisation forte ou l'admissibilité des coupures ne sont plus garanties et apparaissent alors comme des propriétés intrinsèques des théories représentées sous forme de systèmes de réécriture. Nous démontrons que certains critères permettent d'assurer ces propriétés, notamment en définissant un langage de termes de preuve pour la superdéduction et en étudiant la permutabilité des inférences en calcul des séquents classique. Notre attention est focalisée sur les calculs des séquents classiques et la représentation des preuves dans de tels systèmes. D'autres formalismes connexes sont envisagés, notamment les réseaux de preuve et le focusing. Nous comparons cette dernière approche à la superdéduction, ce qui nous amène à proposer une refonte du paradigme de superdéduction basée sur un système de multifocusing pour la logique classique. Nous en montrons les effets bénéfiques en démontrant la complétude des systèmes déductifs obtenus. / In this thesis we propose and study several deduction systems that mix deduction and computation. Deduction modulo proposes to translate a computational power through a rewriting system. We present the dual concept called superdeduction. It translates a deductive power into custom inference rules that enrich the deduction system. These computational and deductive powers modify the representation of proofs as well as their interaction through cut-elimination processes. Strong normalisation or cut-admissibility may be lost and therefore appear as intrinsic properties of theories represented as rewriting systems. We prove that certain criteria imply these properties by defining a proof-term language for superdeduction and by studying the permutability of inferences in classical sequent calculus. Our attention is focused on classical sequent calculi and on the representation of proofs in such systems. Other related paradigms are considered, namely proof-nets and focusing. We compare this latter approach with superdeduction. We consequently reforge the superdeduction paradigm on top of a multifocusing system for classical logic. We demonstrate the benefits of this approach by proving the completeness of the obtained deduction systems.

Cette thèse propose et étudie de nouveaux systèmes déductifs mêlant calculs et déductions. La déduction modulo est un premier formalisme qui traduit un pouvoir calculatoire grâce à un système de réécriture. Nous présentons un paradigme dual appelé superdéduction qui traduit un pouvoir déductif par de nouvelles inférences. Ces pouvoirs calculatoires et déductifs modifient la représentation des preuves et leur interaction par les processus d'élimination des coupures. La normalisation forte ou l'admissibilité des coupures ne sont plus garanties et apparaissent alors comme des propriétés intrinsèques des théories représentées sous forme de systèmes de réécriture. Nous démontrons que certains critères permeent d'assurer ces propriétés, notamment en définissant un langage de termes de preuve pour la superdéduction et en étudiant la permutabilité des inférences en calcul des séquents classique. Notre attention est focalisée sur les calculs des séquents classiques et la représentation des preuves dans de tels systèmes. D'autres formalismes connexes sont envisagés, notamment les réseaux de preuve et le focusing. Nous comparons cette dernière approe à la superdéduction, ce qui nous amène à proposer une refonte du paradigme de superdéduction basée sur un système de multifocusing pour la logique classique. Nous en montrons les effets bénéfiques en démontrant la complétude des systèmes déductifs obtenus.

L'objet de cette thèse est l'étude des systèmes formels du type des systèmes LJ et LK de Gentzen (couramment appelés calculs des séquents) dans leur rapport avec la calculabilité. Le procédé de calcul dans ces systèmes consiste en « l'élimination des coupures ». Deux interprétations sont considérées.<br /><br />Le lambda-calcul constitue le support de la première interprétation. Nous établissons une correspondance de type Curry-Howard entre LJ et une variante syntaxique du lambda-calcul avec opérateur explicite de substitution (de type « let _ in _ »). Une procédure de normalisation/élimination des coupures confluente et terminant fortement est donnée et l'extension de la correspondance à LK se fait en considérant l'opérateur mu du lambda-mu-calcul de Parigot.<br /><br />La théorie des jeux constitue le support de la deuxième interprétation: les preuves des calculs des séquents sont vues comme des stratégies gagnantes pour certains types de jeux à deux joueurs (dialogues) se disputant la validité de la formule prouvée. Nous donnons deux résultats.<br /><br />Dans un premier temps, nous montrons qu'il suffit de considérer des restrictions LJQ de LJ puis LKQ de LK pour établir, dans le cas propositionnel, une bijection entre les preuves de ces systèmes et les E-dialogues intuitionnistes puis classiques définis par Lorenzen dans un but de fondement de la prouvabilité en termes de jeux. Ceci affine et généralise un résultat de Felscher d'équivalence entre l'existence d'une preuve d'une formule A dans LJ et l'existence d'une stratégie gagnante pour le premier des joueurs dans un E-dialogue à propos de A.<br /><br />Dans un deuxième temps, nous partons d'une logique propositionnelle infinitaire sans variable considérée par Coquand pour y définir une interaction prouvée terminante entre les preuves vues comme stratégies gagnantes. Nous montrons une correspondance opérationnelle entre ce procédé d'interaction et l'élimination « faible de tête » des coupures, celle-ci étant indépendamment prouvée terminante.

En logique classique, la formalisation du fonctionnement des réseaux de Petri (RdP) se heurte à la pérennité de la vérité. En logique modale, elle impose la construction préalable du graphe des marquages accessibles. A contrario, la logique linéaire (LL) fondée par Girard permet de formaliser directement par des séquents prouvables purement propositionnels les relations d'accessibilité dans les RdP : toute transition apparaît comme une implication linéaire disponible ad libitum entre les propositions traduisant ses marquages d'entrée et de sortie. Pour approfondir cette formalisation, nous définissons comme primitives en LL les notions de ressource, d'action et de consommabilité/productibilité, analogues mais distinctes de celles de proposition, de déduction et de vérité/fausseté en logique classique. Nous développons une interprétation concrète pour tous les connecteurs linéaires en cohérence avec leurs propriétés syntaxiques. Nous présentons le connecteur « par » comme un opérateur de cumul disjoint d'exemplaires de ressources (dual du connecteur « fois » de cumul conjoint) et la négation linéaire « nil » comme un inverseur du sens du temps. Cette concrétisation montre les limites des formalisations existantes des RdP en LL ; nous les généralisons en traduisant chaque transition par une implication linéaire ordinaire, traitée comme une ressource périssable, dont tout exemplaire consommé correspond à une occurrence de franchissement. Ainsi, nous apportons une expression logique aux aspects primordiaux du fonctionnement des RdP : nous démontrons qu'une relation d'accessibilité par séquence de transitions équivaut à un séquent prouvable et que l'équation fondamentale est l'expression algébrique d'un corollaire du critère d'équilibrage en LL. Grâce à la combinatoire de tous les connecteurs linéaires, notre approche ouvre des perspectives d'analyse de relations complexes d'accessibilité comme celles de reprise après défa illance dans un système industriel.

En informatique, les logiques formelles ont une place centrale dans la représentation et le traitement des connaissances. Elles sont utilisées pour la modélisation et la vérification de systèmes informatiques et de leurs propriétés ainsi que pour la formalisation de différents types de raisonnement. Dans ce contexte il existe un large spectre de logiques non-classiques parmi lesquelles les logiques modales jouent un rôle important. Alors que les logiques modales classiques ont été largement étudiées, nous nous focalisons dans cette thèse sur les logiques modales intuitionnistes et aussi hybrides floues en abordant un certain nombre de questions principalement du point de vue de la théorie de la démonstration. Nous proposons pour ces logiques de nouveaux systèmes de preuve, notamment suivant les formalismes de déduction naturelle et de calcul des séquents, qui sont fondés sur de nouvelles structures multi-contextuelles généralisant la structure standard de séquent. Ainsi dans le cadre des logiques modales intuitionnistes formées à partir des combinaisons des axiomes T, B, 4 et 5, nous définissons des systèmes de preuve sans labels ayant de bonnes propriétés comme par exemple celle de la sous-formule. En outre, nous proposons des procédures de décision simples à partir de nos nouveaux calculs des séquents. Nous étudions également la première version intuitionniste de la logique hybride IHL et nous proposons son premier calcul des séquents à partir duquel nous donnons la première démonstration de sa décidabilité. Enfin, nous introduisons une nouvelle famille de logiques hybrides floues fondées sur les logiques modales de Gödel. Nous proposons pour ces logiques des procédures de décision avec génération de contre-modèles en utilisant un ensemble de règles de preuve fondées sur une structure multi-contextuelle adaptée.

Nous présentons une méthode originale de recherche de preuve par récurrence utilisant la surréduction. Elle a la particularité d'être fondée sur la déduction modulo et d'utiliser la surréduction pour sélectionner à la fois les variables de récurrence et les schémas d'instanciation. Elle donne également la possibilité de traduire directement toute dérivation effectuée avec succès en une preuve dans le calcul des séquents modulo. La correction et la complétude réfutationnelle de la méthode sont démontrées en théorie de la preuve. Nous étendons ensuite cette première approche aux théories de réécriture équationnelles constituées d'un système de réécriture R et d'un ensemble E d'égalités. A partir du moment où le système de réécriture équationnel (R,E) possède de bonnes propriétés de terminaison et de complétude suffisante, et si on suppose également que E préserve les constructeurs, la surréduction au niveau des positions les plus profondes où apparaît un symbole défini s'effectue uniquement à l'aide d'unificateurs qui sont également des substitutions constructeurs. Ceci est particulièrement intéressant dans le cas des théories associatives, ou associatives commutatives, pour lesquelles notre système de recherche de preuve a été raffiné.

La thèse contribue à la compréhension de la nature, du rôle et des mécanismes de la polarisation dans les langages de programmation, en théorie de la preuve et dans les modèles catégoriels. La polarisation correspond à l'idée que la condition d'associativité de la composition peut être relâchée, comme on le montre à travers un résultat qui relie les duploïdes, notre modèle direct de la polarisation, aux adjonctions. En conséquence, la polarisation sous-tend de nombreux modèles du calcul, ce que l'on souligne encore en montrant comment les modèles par passage de continuation pour des opérateurs de contrôle délimité se décomposent en trois étapes fondamentales. Elle explique également des phénomènes de constructivité en théorie de la démonstration, ce que l'on illustre en donnant une interprétation selon le principe de la formule comme type à la polarisation en général et à une négation involutive en particulier. Notre approche est basée sur une représentation interactive des démonstrations et des programmes à base de termes (calcul L), qui met en évidence la structure des polarités. Celle-ci est basée sur la correspondance entre les machines abstraites et les calculs de séquents, et vise à synthétiser diverses directions : la modélisation du contrôle, de l'ordre d'évaluation et des effets dans les langages de programmation, la quête d'un lien entre la dualité catégorielle et les continuations, et l'approche interactive de la constructivité en théorie de la preuve. On introduit notre technique en supposant uniquement une connaissance élémentaire du λ-calcul simplement typé et de la réécriture.