La simulation numérique est un des piliers des Sciences et de l’industrie. La simulationmétéorologique, la cosmologie ou encore la modélisation du coeur humain sont autantde domaines dont les besoins en puissance de calcul sont sans cesse croissants. Dès lors,comment passer ces applications à l’échelle ? La parallélisation et les supercalculateurs massivementparallèles sont les seuls moyens d’y parvenir. Néanmoins, il y a un prix à payercompte tenu des topologies matérielles de plus en plus complexes, tant en terme de réseauque de hiérarchie mémoire. La question de la localité des données devient ainsi centrale :comment réduire la distance entre une entité logicielle et les données auxquelles elle doitaccéder ? Le placement d’applications est un des leviers permettant de traiter ce problème.Dans cette thèse, nous présentons l’algorithme de placement TreeMatch et ses applicationsdans le cadre du placement statique, c’est-à-dire au lancement de l’application, et duplacement dynamique. Pour cette seconde approche, nous proposons la prise en comptede la localité des données dans le cadre d’un algorithme d’équilibrage de charge. Les différentesapproches abordées sont validées par des expériences réalisées tant sur des codesd’évaluation de performances que sur des applications réelles. / Computer simulation is one of the pillars of Sciences and industry. Climate simulation,cosmology, or heart modeling are all areas in which computing power needs are constantlygrowing. Thus, how to scale these applications ? Parallelization and massively parallel supercomputersare the only ways to do achieve. Nevertheless, there is a price to pay consideringthe hardware topologies incessantly complex, both in terms of network and memoryhierarchy. The issue of data locality becomes central : how to reduce the distance betweena processing entity and data to which it needs to access ? Application placement is one ofthe levers to address this problem. In this thesis, we present the TreeMatch algorithmand its application for static mapping, that is to say at the lauchtime of the application,and the dynamic placement. For this second approach, we propose the awareness of datalocality within a load balancing algorithm. The different approaches discussed are validatedby experiments both on benchmarking codes and on real applications.

Du fait de la richesse de ses ressources naturelles, la France est traditionnellement un grand producteur de roches destinées à la construction. Le secteur souffre pourtant d'une sous-utilisation de ces produits et il est caractérisé par une organisation artisanale, avec un grand nombre de petites entreprises distribuées sur le territoire. Produit naturel, la pierre a de nombreux attributs positifs du point de vue du développement durable : un cycle de vie long, une bonne résistance, une grande facilité d'entretien et de recyclage, et des pratiques d'extraction et de fabrication avancées générant de faibles coûts en termes d'énergie et de pollution. Compte tenu des caractéristiques positives de la pierre, cette thèse vise à encourager un rapprochement de l'architecture contemporaine et de la pierre de taille, afin de répondre aux normes environnementales et à la qualité de vie de ceux qui utilisent les ouvrages construits. Toutefois, il existe de fortes contraintes liées aux caractéristiques propres de ce matériau. D'abord des contraintes morphologiques, liées à la transmission de force typique des systèmes voutés qui, sollicitées par un état de compression qui est favorable à la pierre et qui est transmis seulement par le contact continu entre les surfaces des éléments, transmettent une poussée non négligeable sur les structures de confinement. En outre des contraintes technologiques, liées à la nécessité de créer une structure temporaire qui simplifie la mise en œuvre qui s'avère exigeante en ressources et matériaux et suppose un temps de réalisation long. La méthode que nous définissons dans la thèse, en s'inspirant de la stéréotomie, vise la mise en place d'un processus continu et contrôlé de création de l'objet architectural, de sa conception à sa validation, sur la base de critères objectifs, jusqu'à sa réalisation. Dans le champ très vaste des structures en pierre de taille, sur la base des objectifs de notre recherche, nous nous sommes concentrés sur des systèmes obtenus à partir d'un appareillage plat de pierres, breveté par l'ingénieur français Joseph Abeille en 1699. Cette proposition se trouve à l'interface entre les systèmes voûtés et les structures réciproques. Nous avons donc mis en place une méthode de support à la conception et à la fabrication s'appuyant sur des logiciels de modélisation géométrique et mécanique actuels. Une procédure automatique permet de générer des familles paramétriques des structures caractérisées par l'assemblage de claveaux en pierre. Plusieurs sorties graphiques sont programmées dans la même procédure, visant à optimiser les processus de fabrication. Si plusieurs possibilités formelles sont disponibles, il est nécessaire de disposer d'un outil et de critères pour opérer la sélection. Dans certains cas, ceux-ci concernent les conditions de fabrication, d'installation et de fonctionnement des structures, dans d'autres cas, ils portent sur la mécanique des structures en pierre de taille. Nous avons donc utilisé un modèle numérique pour simuler le comportement des structures clavées en pierre, afin de sélectionner une structure performante sur la base de ces critères. Cette étape nous permet également d'étudier l'influence des paramètres considérés comme significatifs et indiqués au stade de la conception sur la performance de la structure. La relation soulignée par cette analyse de sensibilité devient un outil d'évaluation, qui peut être utile dans les choix de conception. Enfin, il nous est apparu indispensable d'expérimenter plusieurs réalisations à grande échelle, afin de tester la faisabilité des structures dessinées et la fonctionnalité de l'outil numérique. Les conclusions de ce travail visent à promouvoir la possibilité de mettre à disposition des architectes et ingénieurs des outils adéquats pouvant favoriser la réappropriation de la pierre massive comme matériau de construction, et proposer des formes et des caractéristiques positives adaptées à la demande actuelle / Due to the abundance of its natural resources, France has traditionally been a major producer of rocks for construction. Yet the sector suffers from underuse of these products and is characterized by an artisanal organization, with a large number of small-scale industries distributed over the territory. Thanks to their natural origin, stones have many attributes that fit with sustainable development principles: a long life cycle, good resistance, ease of maintenance and recycling, and advanced mining and manufacturing practices characterized by low energy consumption and pollution. Considering these good characteristics, this thesis aims at encouraging reconciliation between contemporary architecture and dimension stone, in order to meet the environmental standards and enhance the quality of life of those using the buildings. However, there are strong constraints related to the specific characteristics of this material. First of all, the morphological constraints related to the transmission of forces typical of the vaulted systems. Vaulted systems are solicited by compressions transmitted only through the direct contact between the surfaces of the different elements, but that exert a significant thrust on the confinement structures. In addition, technological constraints are related to the need of creating a temporary structure to simplify the construction. This temporary sub-structure proves demanding in terms of resources and materials, and requires a long time to be completed. The method described in the thesis, which is inspired by stereotomy, aims at building a continuous and controlled process for the creation of the architectural object – going from design to validation to construction - based on objective criteria. In the huge field of structures made of dimension stones, we are focusing for this research on systems obtained from a flat bonding of stones patented by the French engineer Joseph Abeille in 1699. The characteristics of this flat stones bonding make it particularly interesting and potentially effective from the formal and structural point of view. We have therefore created a way to support the design and the production - based on existing modeling and mechanical software. An automatic procedure generates parametric families of structures based on Abeille's bonding. Several graphical outputs are programmed in the same procedure, aimed at optimizing the manufacturing process. However, if many formal opportunities are created by the process, it is necessary to have tools and criteria to make the selection. In some cases, these criteria are related to the conditions of manufacturing, installation and functioning of the structures; in other cases, they are related to the mechanics of stone structures. To achieve this, we have used a numerical model to simulate the behavior of the different stone structures and helps the identification of the most performing one – depending on the defined criteria. This simulation also allows us to study the influence of some parameters, considered significant at the design stage, on the performance of the structure. The relationships underlined by this analysis provide an assessment tool that can be useful in design choices. Finally, we considered necessary to experiment with several large-scale construction - to test the feasibility of the designed structures and the functionality of the digital tool. The conclusions of this study are intended to provide architects and engineers with adequate tools to promote and facilitate the appropriation of the stone as a building material, and propose forms and materials suitable to contemporary requirements

Ce travail de thèse consiste au développement méthodologique et logiciel d'une méthode de docking moléculaire dite inverse. Cette méthode propose à travers le programme AMIDE — Automatic Inverse Docking Engine — de distribuer un grand nombres de simulations d'amarrage moléculaire sur des architectures HPC (clusters de calcul) avec les applications AutoDock 4.2 et AutoDock Vina. Le principe de cette méthode consiste à tester de petites molécules sur un ensemble de protéines cibles potentielles. Les paramètres optimaux ont été définis à partir d'une étude pilote et le protocole a été validé sur des ligands et peptides liants les protéines MMPs et EBP de la matrice extracellulaire. Cette méthode montre qu'elle permet d‘améliorer la recherche conformationnelle lors du calcul de docking sur des structures expérimentales par rapport à des protocoles existants (blind docking). Il est montré que le programme AMIDE permet de discriminer des sites de fixation privilégiés lors d'expériences de criblage inverse de protéines de manière plus performante que par blind docking. Ces résultats sont obtenus par la mise en place de méthodes de partitionnement de l'espace de recherche qui permettent également à travers un système de distribution hybride de déployer un ensemble de tâches indépendantes pour un traitement autorisant le passage d'échelle. / This work is a methodological and software development of so-called inverse molecular docking method. This method offers through an in house program AMIDE — Automatic Reverse Docking Engine — to distribute large numbers of molecular docking simulations on HPC architectures (com- puting clusters) with AutoDock 4.2 and AutoDock Vina applications. The principle of this method is to test small molecules on a set of potential target proteins. The program optimum parameters were defined from a pilot study and the protocol was validated on ligands and peptides binding MMPs and EBP extracellular matrix proteins. This method improves the conformational search in docking computation on experimental structures compared to existing protocols (blind docking). It is shown that the AMIDE program is more efficient to discriminate preferred binding sites in inverse proteins screening experiments than blind docking. These results are obtained by the implemen- tation of methods for partitioning the search space that also allow through a hybrid distribution system to deploy a set of independent embarassingly parallel tasks perfectly scalable.

Dans cette thèse, j'étudie deux aspects distincts de la cryptographie basée sur les courbes elliptiques et hyperelliptiques. Dans une première partie, je confronte deux méthodes de calcul de couplages, originales car ne reposant pas sur le traditionnel algorithme de Miller. Ainsi, dans [42], K. Stange calcula le couplage de Tate sur une courbe elliptique à partir d'un nouvel outil, les elliptic nets. Y. Uchida et S. Uchiyama généralisèrent ces objets au cas hyperelliptique ([47]), mais ne donnèrent un algorithme pour le calcul de couplages que dans le cas des courbes de genre 2. Mon premier travail dans cette thèse fut de donner cet algorithme pour le cas général. De leur côté, D. Lubicz et D. Robert donnèrent dans [28] une autre méthode de calcul de couplage, basée sur les fonctions thêta. Le second résultat de ma thèse est de réunifier ces deux méthodes : je montre que la formule de récurrence à la base des nets est une conséquence des formules d'addition des fonctions thêta utilisées dans l'algorithme de Lubicz et Robert. Dans la seconde partie de ma thèse, je me suis intéressé à l'algorithme de calcul d'index attaquant le problème du logarithme discret sur les courbes elliptiques et hyperelliptiques. Dans le cas elliptique, une des étapes principales de cette attaque repose sur les polynômes de Semaev. Je donne une nouvelle construction ces polynômes en utilisant la fonction sigma de Weierstrass, pour pouvoir ensuite les généraliser pour la première fois au cas hyperelliptique. / In this thesis, I study two different aspects of elliptic and hyperelliptic curves based cryptography.In the first part, I confront two methods of pairings computation, whose original feature is that they are not based the traditional Miller algorithm. Therefore, in [42], K. Stange computed Tate pairings on elliptic curves using a new tool, the elliptic nets. Y. Uchida and S. Uchiyama generalized these objects to hyperelliptic case ([47]), but they gave an algorithm for pairing computation only for the genus 2 case. My first work in this thesis was to give this algorithm for the general case. Meanwhile, D. Lubicz and D. Robert gave in [28] an other pairing computation method, based on theta functions. The second result of my thesis is the reunification of these two methods : I show that the recurrence equation which is the basis of nets theory is a consequence of the addition law of theta functions used in the Lubicz and Robert’s algorithm. In the second part, I study the index calculus algorithm attacking the elliptic and hyperelliptic curve discrete logarithm problem. In the elliptic case, one of the main steps of this attack requires the Semaev polynomials. I reconstruct these polynomials using Weierstrass sigma function, with the purpose of giving their first hyperelliptic generalization.

Cette thèse, s’intéresse aux pratiques de calcul au sein des PME, aux facteurs pouvant influencer l’utilisation des pratiques de calcul des coûts les plus développées ainsi qu’à la contribution opérationnelle et stratégique de l’utilisation de ces pratiques au sein des PME tout en faisant une comparaison avec les caractéristiques des entreprises de taille intermédiaire. Nous avons fait recours à la théorie de contingence pour fonder notre travail de recherche. Nous avons contacté 8 entreprises par des entretiens en face à face et 70 entreprises par un questionnaire. Nous avons trouvé que les caractéristiques des PME en matière de calcul des coûts sont différentes. Cette différenciation peut être expliquée par trois facteurs: la taille de l’organisation, la diversité des produits et la structure décentralisée de l’entreprise. Également, nous avons trouvé que l’utilité opérationnelle de l’utilisation des instruments de calcul des coûts est perçue comme étant plus élevée par les entreprises qui utilisent les nouvelles méthodes que par les entreprises qui ne les utilisent pas. Cependant, la perception de l’utilité stratégique ne diffère pas entre les utilisateurs et les non-utilisateurs des nouvelles méthodes. / This thesis is interested in accounting practices within SMEs, factors that are able to influence the use of accounting practices, the most developed costs as well as the operational and strategic contribution of these practices within the SMEs while making a comparison with the characteristics of midsize companies. We resorted to the contingency theory to set up our research. We contacted eight companies through several face- to -face interviews, and seventy companies through questioning. We found out that the SMEs characteristics as regards accounting of costs are different. This difference can be explained by three factors: the organization’s size, the product's diversity, and the decentralized structure of the company. Equally, we found out that the operational utility of instruments of accounting costs is looked as the most mannered one by companies that do not use them. However, the perception of the strategic utility do not differ between users and non-users of new methods

Le but de cette thèse est donc de mettre en œuvre la méthode µPEEC pour évaluer, sans avoir recours à des simulations ni à des mesures, la réluctance de circuits magnétiques simples en 2D et ce, afin de prédire leur comportement électromagnétique dès les phases de conception. Cela revient à chercher le champ créé par un brin conducteur rectiligne placé dans une fenêtre ronde ou rectangulaire de circuit magnétique comportant ou non un entrefer. Cette étude s'inscrit dans le cadre d'une recherche plus vaste, visant à élaborer le circuit équivalent de transformateurs, avant la réalisation de prototypes, afin d'optimiser ces composants au sein de leurs applications. Avant d'atteindre ce but, différentes étapes ont été franchies progressivement, en s'aidant de solutions analytiques et de simulations par éléments finis pour valider nos approches. / The aim of this thesis is to implement the method μPEEC to assess, without using simulations or measurements, the reluctance of magnetic circuits and simple 2D to predict their behavior from electromagnetic design phases . It's just asking the field created by a blade straight conductor placed in a round window or rectangular magnetic circuit with or without an air gap. This study is part of a larger research aimed at developing the equivalent circuit of transformers, before prototyping to optimize these components in their applications. Before reaching this goal, several steps were taken gradually, with the help of analytical solutions and finite element simulations to validate our approaches.

Cette thèse est consacrée au développement d'outils pour FreeFem++ destinés à faciliter la résolution des problèmes d'optimisation. Ce travail se compose de deux parties principales. La première consiste en la programmation, la validation et l'exploitation d'interfaces permettant l¿utilisation de routines d'optimisation directement dans le logiciel. La seconde comprend le développement de solutions pour le calcul automatisé des dérivées, toujours au sein de FreeFem++, en exploitant les paradigmes de la différentiation automatique. FreeFem++ est un environnement de développement intégré dédié à la résolution numérique d¿équations aux dérivées partielles en dimension 2 et 3. Son langage ergonomique permet à l'utilisateur d'exploiter aisément ses nombreux outils de création de maillages, de résolution de systèmes linéaires, ainsi que ses bibliothèques d'éléments finis, etc... Nous introduisons les nouvelles routines d'optimisation désormais accessibles depuis la bibliothèque de modules du logiciel. En particulier, le logiciel libre d'optimisation sous contraintes IPOPT, qui implémente une méthode de points intérieurs très robuste pour l¿optimisation en grande dimension. Nous appliquons avec succès ces algorithmes à une série de problèmes concrets parmi lesquels la résolution numérique de problèmes de sur- faces minimales, la simulation de condensats de Bose-Einstein, ou encore un problème de positionnement inverse en mécanique des fluides. Une version prototypique de FreeFem++ contenant les outils de différentiation automatique est présentée, après avoir exposé les principes fondamentaux de cette méthode de calcul de dérivées pour le calcul scientifique. / The goal of this Ph.D. thesis was the development of tools for the FreeFem++ software in order to make optimization problems easier to deal with. This has been accomplished following two main directions. Firstly, a set of optimization softwares is interfaced and validated before making use of them. Then, we analyse the field of automatic differentiation as a potential mean of simplification for the users. FreeFem++ is an integrated development environment dedicated to numerically solving partial differential equations. Its high level language allows the user for a comfortable experience while using its mesh generation capabilities, linear system solvers, as well as finite elements capabilities. We describe the newly available optimization features, with a certain emphasis on the open source software IPOPT, which implements a state of the art interior points method for large scale optimization. These optimization tools are then used in a set of quite successful applications, among which minimal surfaces, Bose-Einstein condensate simulation, and an inverse positioning problem in the context of computational fluid dynamics. Finally, after an introduction to the techniques of algorithmic differentiation, we also present an unstable prototype version of FreeFem++ including automatic differentiation features.

La thèse porte sur la calibration d'un modèle biomathématique multi-échelle expliquant le phénomène de sélection des follicules ovariens à partir du niveau cellulaire. Le modèle EDP consiste en un système hyperbolique quasi linéaire de grande taille gouvernant l'évolution des fonctions de densité cellulaire pour une cohorte de follicules (en pratique, une vingtaine).Les équations sont couplées de manière non locale par l'intermédiaire de termes de contrôle faisant intervenir les moments de la solution, intégrée à l'échelle mésoscopique et macroscopique. Trois chapitres de la thèse présentent, sous forme d'articles publiés, la méthode développée pour simuler numériquement ce modèle. Elle est conçue pour être implémentée sur une architecture parallèle. Les EDP sont discrétisées avec un schéma Volumes Finis sur un maillage adaptatif piloté par une analyse multirésolution. Le modèle présente des discontinuités de flux aux interfaces entre les différents états cellulaires, qui nécessitent la mise en ½uvre d'un couplage spécifique, compatible avec le schéma d'ordre élevé et le raffinement de maillage.Un chapitre de la thèse est dévolu à la méthode de calibration, qui consiste à traduire les connaissances biologiques en contraintes sur les paramètres et sur les sorties du modèle. Le caractère multi-échelle est là encore crucial. Les paramètres interviennent au niveau microscopique dans les équations gouvernant l'évolution des densités de cellules au sein de chaque follicule, alors que les données biologiques quantitatives sont disponibles aux niveaux mésoscopique et macroscopique. / The thesis focuses on the numerical simulation of a biomathematical, multiscale model explaining the phenomenon of selection within the population of ovarian follicles, and grounded on a cellular basis. The PDE model consists of a large dimension hyperbolic quasilinear system governing the evolution of cell density functions for a cohort of follicles (around twenty in practice).The equations are coupled in a nonlocal way by control terms involving moments of the solution, defined on either the mesoscopic or macroscopic scale.Three chapters of the thesis, presented in the form of articles, develop the method used to simulate the model numerically. The numerical code is implemented on a parallel architecture. PDEs are discretized with a Finite Volume scheme on an adaptive mesh driven by a multiresolution analysis. Flux discontinuities, at the interfaces between different cellular states, require a specific treatment to be compatible with the high order numerical scheme and mesh refinement.A chapter of the thesis is devoted to the calibration method, which translates the biological knowledge into constraints on the parameters and model outputs. The multiscale character is crucial, since parameters are used at the microscopic level in the equations governing the evolution of the density of cells within each follicle, whereas quantitative biological data are rather available at the mesoscopic and macroscopic levels.The last chapter of the thesis focuses on the analysis of computational performances of the parallel code, based on statistical methods inspired from the field of uncertainty quantification.

Dans cette thèse, nous nous intéressons à des noeuds critiques du calcul du risque de contrepartie, la valorisation rapide des produits dérivées et de leurs sensibilités. Nous proposons plusieurs méthodes mathématiques et informatiques pour répondre à cette problématique. Nous contribuons à quatre domaines différents: une extension de la méthode Vibrato et l'application des méthodes multilevel Monte Carlo pour le calcul des grecques à ordre élevé n>1 avec une technique de différentiation automatique. La troisième contribution concerne l'évaluation des produits Américain, ici nous nous servons d'un schéma pararéel pour l'accélération du processus de valorisation et nous faisons également une application pour la résolution d'une équation différentielle stochastique rétrograde. La quatrième contribution est la conception d'un moteur de calcul performant à architecture parallèle. / In this thesis, we will focus on the critical node of the computation of counterparty credit risk, the fast evaluation of financial derivatives and their sensitivities. We propose several mathematical and computer-based methods to address this issue. We have contributed to four areas: an extension of the Vibrato method and an application of the weighted multilevel Monte Carlo for the computation of the greeks for high order derivatives n>1 with automatic differentiation. The third contribution concerns the evaluation of American style option, here we use a parareal scheme to speed up the assessing process and we made an application for solving backward stochastic differential equations. The last contribution is the conception of an efficient computation engine for financial derivatives with a parallel architecture.

Dans la première partie de cette thèse, nous obtenons l’existence d’une densité et des estimées gaussiennes pour la solution d’une équation différentielle stochastique rétrograde. C’est une application du calcul de Malliavin et plus particulièrement d’une formule d’I. Nourdin et de F. Viens. La deuxième partie de cette thèse est consacrée à la simulation d’une équation aux dérivées partielles stochastique par une méthode probabiliste qui repose sur la représentation de l’équation aux dérivées partielles stochastique en terme d’équation différentielle doublement stochastique rétrograde, introduite par E. Pardoux et S. Peng. On étend dans ce cadre les idées de F. Zhang et E. Gobet et al. sur la simulation d’une équation différentielle stochastique rétrograde. Dans la dernière partie, nous étudions l’erreur faible du schéma d’Euler implicite pour les processus de diffusion et l’équation de la chaleur stochastique. Dans le premier cas, nous étendons les résultats de D. Talay et L. Tubaro. Dans le second cas, nous étendons les travaux de A. Debussche. / No English summary available.