Cette thèse s'inscrit dans le cadre de la classification automatique de données symboliques par des méthodes géométriques bio-inspirées, plus spécifiquement par les cartes auto-organisatrices. Nous mettons en place plusieurs algorithmes d'apprentissage des cartes auto-organisatrices pour classifier des données symboliques mixtes ainsi que des données de type intervalle et des données discrétisées. Plusieurs jeux de données symboliques simulées et réelles, dont deux construits dans le cadre de cette thèse, sont utilisés pour tester les méthodes proposées. En plus, nous proposons une carte auto-organisatrice pour les données discrétisées (binned data) dans le but d'accélérer l'apprentissage des cartes classiques et nous appliquons la méthode proposée à la segmentation d'images. / This thesis concerns the clustering of symbolic data with bio-inspired geometric methods, more specifically with Self-Organizing Maps. We set up several learning algorithms for the self-organizing maps in order to cluster mixed-feature symbolic data as well as interval-valued data and binned data. Several simulated and real symbolic data sets, including two sets built as part of this thesis, are used to test the proposed methods. In addition, we propose a self-organizing map for binned data in order to accelerate the learning of standard maps, and we use the proposed method for image segmentation.

Cette thèse nous a permis de produire des cartes de vitesse de groupe du mode fondamental des ondes de Rayleigh, en utilisant les séismes et les corrélations du bruit sismique ambiant. En plus de la méthode moindres carrées amortis, nous avons adapté la nouvelle méthode d’inversion, SOLA-Backus-Gilbert dans un contexte régional. À courte période, les cartes de vitesse de groupe présentent des vitesses rapides pour la croûte océanique et des vitesses lentes pour la croûte continentale. Pour les périodes intermédiaires, le bassin de Taoudeni se caractérise par de faibles vitesses par rapport au reste du craton ouest africain en raison de l’épaisseur de la couche sédimentaire. A longue périodes, les racines des dorsales Man-Leo et Reguibat sont caractérisées par des vitesses rapides, montrant une lithosphère froide et épaisse sous le craton, tandis que nous avons trouvé des vitesses de groupe lentes sous les zones de ceinture mobile panafricaine indiquant une lithosphère mince. / This thesis allowed us to produce group velocity maps of the fundamental mode of Rayleigh waves, using both earthquakes and seismic ambient noise correlation. In this study, in addition to the damped least squares method, we adapted for the very first time a new inversion method, called SOLA-Backus-Gilbert in regional context. At short periods, the group velocities maps exhibit fast velocities for the oceanic crust and slow velocities for the continental crust. For the intermediate periods, the Taoudeni Basin is characterized by low velocities compared to the rest of the west african craton due to the thickness of the sedimentary layer. Over long periods, the roots of the Man-Leo and Reguibat shields are characterized by fast velocities, showing a cold and thick lithosphere under the craton, while we found slow group velocities under the Pan-African orogenic belts zones indicating a thin lithosphere.

Cette thèse porte sur le polynôme de Tutte, étudié selon différents points de vue. Dans une première partie, nous nous intéressons à l’énumération des cartes planaires munies d’une forêt couvrante, ici appelées cartes forestières, avec un poids z par face et un poids u par composante non racine de la forêt. De manière équivalente, nous comptons selon le nombre de faces les cartes planaires C pondérées par TC(u + 1; 1), où TC désigne le polynôme de Tutte de C. Nous commençons par une caractérisation purement combinatoire de la série génératrice correspondante, notée F(z; u). Nous en déduisons que F(z; u) est différentiellement algébrique en z, c’est-à-dire que F satisfait une équation différentielle polynomiale selon z. Enfin, pour u ≥ -1, nous étudions le comportement asymptotique du n-ième coefficient de F(z; u). Nous observons une transition de phase en 0, avec notamment un régime très atypique en n-3 ln-2(n) pour u ϵ [-1; 0[, témoignant d’une nouvelle classe d’universalité pour les cartes planaires. Dans une seconde partie, nous proposons un cadre unificateur pour les différentes notions d’activités utilisées dans la littérature pour décrire le polynôme de Tutte.La nouvelle notion d’activité ainsi définie est appelée Δ-activité. Elle regroupe toutes les notions d’activité déjà connues et présente de belles propriétés, comme celle de Crapo qui définit une partition (adaptée à l’activité) du treillis des sous-graphes couvrants en intervalles. Nous conjecturons en dernier lieu que toute activité qui décrit le polynôme de Tutte et qui satisfait la propriété susmentionnée de Crapo peut être définie en termes de Δ-activités. / This thesis deals with the Tutte polynomial, studied from different points of view. In the first part, we address the enumeration of planar maps equipped with a spanning forest, here called forested maps, with a weight z per face and a weight u per non-root component of the forest. Equivalently, we count (with respect to the number of faces) the planar maps C weighted by TC(u + 1; 1), where TC is the Tutte polynomial of C.We begin by a purely combinatorial characterization of the corresponding generating function, denoted by F(z; u). We deduce from this that F(z; u) is differentially algebraic in z, that is, satisfies a polynomial differential equation in z. Finally, for u ≥ -1, we study the asymptotic behaviour of the nth coefficient of F(z; u).We observe a phase transition at 0, with a very unusual regime in n-3 ln-2(n) for u ϵ [-1; 0[, which testifiesa new universality class for planar maps. In the second part, we propose a framework unifying the notions of activity used in the literature to describe the Tutte polynomial. The new notion of activity thereby defined is called Δ-activity. It gathers all the notions of activities that were already known and has nice properties, as Crapo’s property that defines a partition of the lattice of the spanning subgraphs into intervals with respect to the activity. Lastly we conjecture that every activity that describes the Tutte polynomial and that satisfies Crapo’s property can be defined in terms of Δ-activity.

La miniaturisation des composants CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) impose l'emploi de matériaux diélectriques de permittivité élevée. LaAlO₃ et SrTiO₃ sont aujourd'hui parmi les meilleurs candidats ; toutefois, la diffusion de l'oxygène dans ces matériaux conduit à la dégradation des propriétés électriques et de l'interface avec le silicium. Ce travail théorique a pour but d'étudier les facteurs gouvernant, à l'échelle de la liaison chimique, la diffusion de l'ion oxygène. L'approche choisie repose sur la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT), couplée à des méthodes d'analyse de la densité électronique, et sur le développement d'un outil original : les cartes de densité d'énergie. Les régions de la densité électronique contribuant à la barrière de diffusion ont ainsi pu être identifiées; une optimisation de ces matériaux à l'échelle de la liaison chimique peut alors être envisagée.

Le travail de cette thèse s'inscrit dans le domaine de l'utilisation de la vision pour la réalisation de tâches robotiques et concerne plus particulièrement les aspects de poursuite de cible par asservissement visuel. <br />Nous nous sommes intéressé au cas d'objets mobiles, et plus particulièrement à l'estimation du mouvement de ces objets, nécessaire pour une exécution satisfaisante des tâches de poursuite. La qualité de poursuite est en effet grandement améliorée grâce à une estimation robuste du mouvement. Pour réaliser l'estimation, nous proposons une approche nouvelle, basée sur l'aspect adaptatif du filtrage de Kalman. Contrairement au filtre classique de Kalman, ce filtre n'utilise aucun modèle ni connaissance a priori. La représentation d'état est adaptée en permanence en fonction des observations courantes pour représenter au mieux la dynamique du système. Il s'agit d'une approche modulaire à modèle multiple. Plusieurs filtres sont utilisés et la probabilité pour chacun de calculer l'estimation optimale est déterminée par apprentissage. Un réseau de neurones, sur cette base statistique, supervise l'ensemble des filtres et permet de compenser le caractère non stationnaire des mouvements de l'objet mobile. <br />Les informations visuelles estimées servent à contrôler les déplacements du robot. Des extensions de la carte auto-organisatrice de Kohonen à sorties supervisées servent à approximer la transformation sensori-motrice du système robot-vision. La relation apprise se trouve dès lors à l'origine de la loi de commande du robot. L'apprentissage est entièrement réalisé en contexte, en exploitant les corrélations sensori-motrices durant les mouvements des robots. <br />Les méthodes présentées dans cette thèse ont été validées en simulation et par des expérimentations réalisées sur une plate-forme robotique réelle.

L'électrochromatographie capillaire (ECC) a été étudiée avec une phase stationnaire particulaire possédant un groupement ammonium quaternaire au sein d'une chaîne octadécyle. Après avoir mis au point un mode de fabrication des colonnes capillaires, j'ai étudié le flux électroosmotique (FEO), l'efficacité des pics et un nouveau paramètre, la porosité électrocinétique réelle. J'ai ainsi pu explorer le FEO perfusif, la mouillabilité de la phase stationnaire et déterminer les meilleures conditions d'analyse pour des composés variés. J'ai testé différentes estimations de la rétention chromatographique de peptides chargés en ECC et demontré les atouts de cette phase stationnaire pour l'établissement de carte peptidiques. Une comparaison CLHP/ECC a souligné la très grande différence de rétentions entre ces modes d'analyse et la profonde originalité de l'ECC, la prédominance des phénomènes électrophorétiques et un phénomène de partage à polarité de phases inversée et une faible rétention.

La recherche d'information textuelle fait partie des principales tâches liées au Web. Elle se fait majoritairement par des moteurs de recherche qui sont rapidement devenus incontournables. En effet, lorsque les utilisateurs ont une nouvelle tâche à accomplir sur le Web, ils démarrent - 88% du temps - par l'utilisation d'un moteur de recherche. Cependant, face à l'augmentation des informations disponibles sur le Web et à l'absence d'évolution significative du processus de recherche, la quantité de résultats obtenus pour une requête devient très importante. Il est alors difficile pour l'utilisateur d'interpréter efficacement tous ces résultats. Cette problématique est abordée en se plaçant du côté de la restitution des résultats de recherche à l'utilisateur via des interfaces utilisateur d'information (IUI). De nombreux travaux ont déjà été réalisés sur la visualisation des résultats de recherche au cours des dernières années, sans réelle influence sur les interfaces grand public. L'objectif de notre approche est de créer dynamiquement des présentations 3D interactives et basées sur des métaphores de visualisation adaptées à la fois à l'utilisateur, à la tâche à réaliser et aux données. Pour cela, nous avons développé un prototype - SmartWeb - proposant des interfaces hybrides (2D/3D) de visualisation de résultats de recherche. Il utilise le langage X-VRML qui permet d'exprimer efficacement les métaphores 3D de visualisation et de générer automatiquement des contenus 3D interactifs. Nous proposons alors une métaphore 3D cognitive permettant d'utiliser une représentation spatiale plus riche afin d'aider efficacement l'utilisateur dans sa tâche. Il s'agit d'une ville virtuelle dans laquelle les résultats sont organisés d'après le calcul d'une carte auto-organisatrice. Une étude utilisateur de cette interface est réalisée et une réflexion plus générale sur l'évaluation des IUI est proposée.

Estimer le mouvement d'un robot mobile tout en construisant une représentation de son environnement est un problème essentiel pour le développement des robots autonomes : il est connu sous l'acronyme de SLAM (Simultaneous Localization and Mapping). Nous nous intéressons dans cette thèse au SLAM visuel avec caméra omnidirectionnelle. L'environnement est représenté par des amers ponctuels dont la profondeur n'est pas mesurée directement. Nous nous sommes d'abord intéressés aux méthodes de résolution du SLAM. Deux approches ont retenu notre attention de part leur consistance : le SAM (Smoothing and Mapping : une méthode de lissage probabiliste prenant en compte toute la trajectoire) et l'analyse par intervalles. Une étude en simulation a été menée et conclut que la méthode d'analyse par intervalles est inadaptée au SLAM visuel en raison de la faible redondance d'informations. Le SAM a ensuite été validé sur des données réelles, dans les cas de deux trajectoires planes et d'une à 6 degrés de liberté. Un problème du SLAM est sa complexité calculatoire quadratique avec le nombre d'amers. Il est souvent résolu en segmentant l'environnement en cartes locales. Nous avons repris ce concept en l'améliorant sur deux points. Premièrement, chaque nouvelle carte intègre les informations de la précédente de façon consistante. Ensuite, le critère déterminant quand changer de carte impose désormais que chaque carte locale soit fortement corrélée, ce qui permet de limiter l'augmentation des incertitudes. Nous avons finalement utilisé cet aspect pour appliquer des algorithmes déterministes pour augmenter la représentation ponctuelle par des plans texturés et une visualisation pertinente de l'espace libre.

Après avoir décrit le cadre géologique de la région d'étude située à cheval sur le bouclier ouest africain et le bassin sédimentaire côtier, sont tout d'abord, traitées les données hydroclimatologiques nécessaires à l'établissement du bilan hydrologique du bassin versant témoin du Gbangbo. Les résultats des essais de pompages effectués, ainsi que la mesure directe de la perméabilité par essais d'infiltration sur le terrain ont permis de déterminer les caractéristiques hydrodynamiques (T, S et K) de la nappe du continental terminal et des aquifères du socle métamorphique . L'interprétation de l'évolution des niveaux piézométrlques et des cartes piézométriques a permis de mettre en évidence les divers types d'écoulement et les zones d'alimentation de la nappe du continental terminal du bassin sédImentaire. L'étude hydrochimique a montré que l'acidité de l'eau de la nappe du continental terminal est due à la présence d'ions hydrogène libérés lors d'échanges entre les eaux provenant du socle cristallin et les minéraux contenus dans les assises sédimentaires pauvres en cations; le déséquilibre de la balance ionique est équilibré par ces ions hydrogènes. Les analyses des teneurs en isotopes stables et instables (Tritium et oxygène 18) ont montré que les eaux exploitées par forage au-delà de cinquante mètres de profondeur sont pour la majeure partie des eaux souterraines ne se renouvellant que très lentement.

Un des objectifs de lanalyse de données symboliques est de permettre une meilleure modélisation des variations et des imprécisions des données réelles. Ces données expriment en effet, un niveau de connaissance plus élevé, la modélisation doit donc offrir un formalisme plus riche que dans le cadre de lanalyse de données classiques. Un ensemble dopérateurs de généralisation symbolique existent et permettent une synthèse et représentation des données par le formalisme des assertions, formalisme défini en analyse de données symboliques. Cette généralisation étant supervisée, est souvent sensible aux observations aberrantes. Lorsque les données que lon souhaite généraliser sont hétérogènes, certaines assertions incluent des observations virtuelles. Face à ce nouveau formalisme et donc cette extension dordre sémantique que lanalyse de données symbolique a apporté, une nouvelle approche de traitement et dinterprétation simpose. Notre objectif au cours de ce travail est daméliorer tout dabord cette généralisation et de proposer ensuite une méthode de traitement de ces données. Les contributions originales de cette thèse portent sur de nouvelles approches de représentation et de classification des données à structure complexe. Nous proposons donc une décomposition permettant daméliorer la généralisation tout en offrant le formalisme symbolique. Cette décomposition est basée sur un algorithme divisif de classification. Nous avons aussi proposé une méthode de généralisation symbolique non supervisée basée sur l'algorithme des cartes topologiques de Kohonen. L'avantage de cette méthode est de réduire les données d'une manière non supervisée et de modéliser les groupes homogènes obtenus par des données symboliques. Notre seconde contribution porte sur lélaboration dune méthode de classification traitant les données à structure complexe. Cette méthode est une adaptation de la version batch de lalgorithme des cartes topologiques de Kohonen aux tableaux de dissimilarités. En effet, seule la définition dune mesure de dissimilarité adéquate, est nécessaire pour le bon déroulement de la méthode.