Notre étude porte sur la créativité sociale qui se produit lors de la conception collaborative de ressources numériques favorisant la pensée mathématique créative, dans le cadre du projet européen MC Squared (http://www.mc2-project.eu/) visant à développer un environnement socio-technologique pour la conception de ressources. Nous nous concentrons sur deux aspects. D'une part, nous explorons les facteurs qui déclenchent ou entravent la créativité sociale chez les concepteurs. D'autre part, nous étudions les relations entre les systèmes de ressources des concepteurs et les connaissances professionnelles et les choix qu'ils font dans la conception des ressources numériques. Nous nous appuyons sur la théorie de l'activité et la théorie du franchissement de frontières pour étudier l'activité de conception collaborative de ces ressources par une communauté d’intérêt, et sur l'approche documentaire du didactique pour étudier la genèse documentaire liée à la conception collaborative des ressources. Notre méthodologie s'appuie sur deux études de cas, à savoir la conception de deux ressources différentes visant à enseigner et à apprendre l'algèbre élémentaire et la modélisation mathématique respectivement / Our study bring to the fore social creativity that occurs during the collaborative design of digital resources fostering creative mathematical thinking elaborated within the framework of the MC Squared European project (http://www.mc2-project.eu/) aiming at developing a socio-technological environment for design. We focus on two aspects. On the one hand, we explore factors that trigger, or hinder, social creativity among the designers. On the other hand, we investigate the relations between the designers’ resource systems and professional knowledge and the choices they make in the design of digital resources. We draw on activity theory and the theory of boundary crossing to study the activity of the resource design by community of interest, and on the documentational approach to didactics to investigate the documentational genesis related to the resource design. Our methodology relies on two case studies, namely the design of two different resources aiming at teaching and learning elementary algebra and mathematical modelling respectively

Cette thèse porte sur la mise en place d'un système de requêtage sur des flux sous contraintes de capacités. Ce système est porté par ses utilisateurs-trices et basé sur les similitudes entre requêtes. Les relations d'équivalences entre les différentes requêtes permettent de réunir les participants au sein de communautés d'intérêt. Celles-ci forment alors une abstraction permettant de séparer le problème d'organisation du système en plusieurs sous-problèmes plus simples et de taille réduite. Afin de garantir une généricité vis-à-vis du langage, l'organisation repose sur une API simple et modulable. Nous avons ainsi recours au mécanisme de réécritures de requêtes utilisant des vues matérialisées, connu en bases de données, pour déterminer les relations possibles entre les communautés. Le choix entre ces différentes possibilités est ensuite effectué à l'aide d'un modèle de coût paramétrable. Les relations entre communautés sont concrétisées par un échange de ressources entre elles, un participant de l'une venant contribuer à l'autre. Cela permet de s'affranchir des limitations de capacités au niveau abstrait, tout en en tenant hautement compte pour la mise en relation effective des participants. Au sein des communautés, un arbre de diffusion permet à l'ensemble des participants de récupérer les résultats requis. L'approche, mise en œuvre de manière incrémentale, permet une réduction efficace des coûts de calcul et de diffusion (l'optimalité est atteinte, notamment, dans le cas de l'inclusion de requête) pour un coût d'organisation limité et une latence raisonnable. Les expérimentations réalisées ont montré une grande adaptabilité aux variations concernant les requêtes exprimées et les capacités des participants. Le démonstrateur mis en place peut être utilisé à la fois pour des simulations (automatiques ou interactives) et pour un déploiement réel, par une implémentation commune générique vis-à-vis du langage. / This thesis addresses the problem of the organization of querying system on data streams under capacity constraints, such system being user-powered and based on the queries' similarity. Equivalence relations between queries allow to group the participants into communities. Those communities are then used as an abstraction to split the general organization problem into several easier and smaller subproblems. In order to stay language-independent, the organization is based on a simple and modular API, that rely on a query answering using views mechanism, well known in databases. Choice between the different rewritten queries is done using an adjustable cost model. Relations between communities are thus materialized by a spreading mechanism, a participant from one community joining the other(s) to contribute. This allows to avoid the capacities problem on the organization's abstract level, while efficiently taking care of it on the concrete one. Inside the communities, all the participants receive the common results they need using a spanning tree. The QTor approach, incrementally built, allows an efficient reduce of the processing and diffusion costs (processing cost being optimal in some cases, e.g. containment) with a reasonable latency, for a limited organization cost. Experiments have shown that the organization is flexible, regarding both the expressed queries and the participants' capacities. A demonstrator was built, allowing to both perform (automatic or interactive) simulations, and deploy the system over a real network, with a single.

Les réseaux ad hoc mobiles sont des réseaux qui se forment spontanément grâce à la présence de terminaux mobiles. Ces réseaux sans fil sont de faible capacité. Les nœuds se déplacent librement et de manière imprévisible et ils se déchargent très rapidement. En conséquence, un réseau MANET est très enclin à subir des partitionnements fréquents. Les applications déployées sur de tels réseaux, souffrent de problèmes de disponibilité des données induits par ces partitionnements. La réplication des données constitue un mécanisme prometteur pour pallier ce problème. Cependant, la mise en œuvre d'un tel mécanisme dans un environnement aussi contraint en ressources constitue un réel défi. L'objectif principal est donc de réaliser un mécanisme peu consommateur en ressources. Le second objectif de la réplication est de permettre le rééquilibrage de la charge induite par les requêtes de données. Le choix des données à répliquer ainsi que celui des nœuds optimaux pour le placement des futurs réplicas est donc crucial, spécialement dans le contexte du MANET. Dans cette thèse, nous proposons CReaM (Community-Centric and Resource-Aware Replication Model") un modèle de réplication adapté à un réseau MANET. CReaM fonctionne en mode autonomique : les prises de décisions se basent sur des informations collectées dans le voisinage du nœud plutôt que sur des données globalement impliquant tous les nœuds, ce qui permet de réduire le trafic réseau lié à la réplication. Pour réduire l'usage des ressources induit par la réplication sur un nœud, les niveaux de consommation des ressources sont contrôlés par un moniteur. Toute consommation excédant un seuil prédéfini lié à cette ressource déclenche le processus de réplication. Pour permettre le choix de la donnée à répliquer, une classification multi critères a été proposée (rareté de la donnée, sémantique, niveau de demande); et un moteur d'inférence qui prend en compte l'état de consommation des ressources du nœud pour désigner la catégorie la plus adaptée pour choisir la donnée à répliquer. Pour permettre de placer les réplicas au plus près des nœuds intéressés, CReaM propose un mécanisme pour l'identification et le maintien à jour des centres d'intérêt des nœuds. Les utilisateurs intéressés par un même sujet constituent une communauté. Par ailleurs, chaque donnée à répliquer est estampillée par le ou les sujets au(x)quel(s) elle s'apparente. Un nœud désirant placer un réplica apparenté à un sujet choisira le nœud ayant la plus grande communauté sur ce sujet. Les résultats d'expérimentations confirment la capacité de CReaM à améliorer la disponibilité des données au même niveau que les solutions concurrentes, tout en réduisant la charge liée à la réplication. D'autre part, CReaM permet de respecter l'état de consommation des ressources sur les nœuds.

Les réseaux ad hoc mobiles sont des réseaux qui se forment spontanément grâce à la présence de terminaux mobiles. Ces réseaux sans fil sont de faible capacité. Les nœuds se déplacent librement et de manière imprévisible et ils se déchargent très rapidement. En conséquence, un réseau MANET est très enclin à subir des partitionnements fréquents. Les applications déployées sur de tels réseaux, souffrent de problèmes de disponibilité des données induits par ces partitionnements. La réplication des données constitue un mécanisme prometteur pour pallier ce problème. Cependant, la mise en œuvre d’un tel mécanisme dans un environnement aussi contraint en ressources constitue un réel défi. L’objectif principal est donc de réaliser un mécanisme peu consommateur en ressources. Le second objectif de la réplication est de permettre le rééquilibrage de la charge induite par les requêtes de données. Le choix des données à répliquer ainsi que celui des nœuds optimaux pour le placement des futurs réplicas est donc crucial, spécialement dans le contexte du MANET. Dans cette thèse, nous proposons CReaM (Community-Centric and Resource-Aware Replication Model”) un modèle de réplication adapté à un réseau MANET. CReaM fonctionne en mode autonomique : les prises de décisions se basent sur des informations collectées dans le voisinage du nœud plutôt que sur des données globalement impliquant tous les nœuds, ce qui permet de réduire le trafic réseau lié à la réplication. Pour réduire l’usage des ressources induit par la réplication sur un nœud, les niveaux de consommation des ressources sont contrôlés par un moniteur. Toute consommation excédant un seuil prédéfini lié à cette ressource déclenche le processus de réplication. Pour permettre le choix de la donnée à répliquer, une classification multi critères a été proposée (rareté de la donnée, sémantique, niveau de demande); et un moteur d’inférence qui prend en compte l’état de consommation des ressources du nœud pour désigner la catégorie la plus adaptée pour choisir la donnée à répliquer. Pour permettre de placer les réplicas au plus près des nœuds intéressés, CReaM propose un mécanisme pour l’identification et le maintien à jour des centres d’intérêt des nœuds. Les utilisateurs intéressés par un même sujet constituent une communauté. Par ailleurs, chaque donnée à répliquer est estampillée par le ou les sujets au(x)quel(s) elle s’apparente. Un nœud désirant placer un réplica apparenté à un sujet choisira le nœud ayant la plus grande communauté sur ce sujet. Les résultats d’expérimentations confirment la capacité de CReaM à améliorer la disponibilité des données au même niveau que les solutions concurrentes, tout en réduisant la charge liée à la réplication. D’autre part, CReaM permet de respecter l’état de consommation des ressources sur les nœuds. / A Mobile Ad-hoc Network is a self-configured infrastructure-less network. It consists of autonomous mobile nodes that communicate over bandwidth-constrained wireless links. Nodes in a MANET are free to move randomly and organize themselves arbitrarily. They can join/quit the network in an unpredictable way; such rapid and untimely disconnections may cause network partitioning. In such cases, the network faces multiple difficulties. One major problem is data availability. Data replication is a possible solution to increase data availability. However, implementing replication in MANET is not a trivial task due to two major issues: the resource-constrained environment and the dynamicity of the environment makes making replication decisions a very tough problem. In this thesis, we propose a fully decentralized replication model for MANETs. This model is called CReaM: “Community-Centric and Resource-Aware Replication Model”. It is designed to cause as little additional network traffic as possible. To preserve device resources, a monitoring mechanism are proposed. When the consumption of one resource exceeds a predefined threshold, replication is initiated with the goal of balancing the load caused by requests over other nodes. The data item to replicate is selected depending on the type of resource that triggered the replication process. The best data item to replicate in case of high CPU consumption is the one that can better alleviate the load of the node, i.e. a highly requested data item. Oppositely, in case of low battery, rare data items are to be replicated (a data item is considered as rare when it is tagged as a hot topic (a topic with a large community of interested users) but has not been disseminated yet to other nodes). To this end, we introduce a data item classification based on multiple criteria e.g., data rarity, level of demand, semantics of the content. To select the replica holder, we propose a lightweight solution to collect information about the interests of participating users. Users interested in the same topic form a so-called “community of interest”. Through a tags analysis, a data item is assigned to one or more communities of interest. Based on this framework of analysis of the social usage of the data, replicas are placed close to the centers of the communities of interest, i.e. on the nodes with the highest connectivity with the members of the community. The results of evaluating CReaM show that CReaM has positive effects on its main objectives. In particular, it imposes a dramatically lower overhead than that of traditional periodical replication systems (less than 50% on average), while it maintains the data availability at a level comparable to those of its adversaries.