abstract: This dissertation seeks to understand and study the process of attention harvesting and knowledge production on typical online Q&A communities. Goals of this study include quantifying the attention harvesting and online knowledge, damping the effect of competition for attention on knowledge production, and examining the diversity of user behaviors on question answering. Project 1 starts with a simplistic discrete time model on a scale-free network and provides the method to measure the attention harvested. Further, project 1 highlights the effect of distractions on harvesting productive attention and in the end concludes which factors are influential and sensitive to the attention harvesting. The main finding is the critical condition to optimize the attention harvesting on the network by reducing network connection. Project 2 extends the scope of the study to quantify the value and quality of knowledge, focusing on the question answering dynamics. This part of research models how attention was distributed under typical answering strategies on a virtual online Q&A community. The final result provides an approach to measure the efficiency of attention transferred into value production and observes the contribution of different scenarios under various computed metrics. Project 3 is an advanced study on the foundation of the virtual question answering community from project 2. With highlights of different user behavioral preferences, algorithm stochastically simulates individual decisions and behavior. Results from sensitivity analysis on different mixtures of user groups gives insight of nonlinear dynamics for the objectives of success. Simulation finding shows reputation rewarding mechanism on Stack Overflow shapes the crowd mixture of behavior to be successful. In addition, project proposed an attention allocation scenario of question answering to improve the success metrics when coupling with a particular selection strategy. / Dissertation/Thesis / Doctoral Dissertation Applied Mathematics for the Life and Social Sciences 2019

L’accident de Fukushima Daiichi (11 mars 2011) a questionné la capacité de résilience de l’industrie du nucléaire. Le retour d’expérience a permis de formuler des mesures tant pour la prévention que pour la gestion de crise. L’accent a tout particulièrement été mis sur la protection physique des installations. Délaissant de fait les dimensions humaine et organisationnelle, ou tout au moins en les réduisant aux facteurs classiquement connus. La lecture des rapports d’enquête et des témoignages, nous a conduit à étudier par le détail les relations intersectorielles et inter-organisationnelles qui se sont jouées et nouées entre les acteurs de la crise au plus fort de cette dernière, entre le 11 et le 15 mars 2011. Notre thèse vise à identifier, analyser et expliquer les différents mécanismes et processus de décision qui se sont créés et qui ont reconfigurés les relations et rapports préalablement institués entre les décideurs politiques et les gestionnaires de la crise sur site. / The Fukushima Daiichi accident (March 11 2011) raised questions about the capacity of resilience of the nuclear industry. Learning the experience enabled to take measures for prevention but also for crisis management. The focus was especially on the physical protection of facilities, neglecting the human and organizational dimensions or reducing the cause of the accident to classically known factors. Reading official reports of investigation and testimonies of stakeholders led us to study in detail intersectional and inter-organizational relations which developed between the actors during the management of the accident, in particular the beginning of the accident, between 11 and 15 March 2011. Our thesis aims to identify, analyze and explain the different mechanisms and decision-making processes which was created and which reconfigured the previously established relations between policy makers and managers of the crisis on site.

１９４９年 L'evin-Strauss據 １９２４ Shirokogoroff資料，判斷滿洲婚姻體系為 generalized exchange與restricted exchange 之混合，此說殊為可疑。本文即期觀 察完整之時間深度，上溯推擬之proto type，以求允分表現滿洲社會基本組織法則之 變遷史實。 採用資料於稱謂部分，除各時間滿語文獻外，並參對以朝鮮、蒙古記錄。婚姻資料則 廣求諸正史官書與譜牒，以求分布周延，見一社會體系之完貌。研究途徑則期以歷史 語言學與歷史學方法收集並說明資料，而以親屬理論分析所見並回饋理論。 本論文計分五章十節。緒論研究動機與範圍，並敘研究方法及說明資料背景。本論三 章則分別以清文鑑以前、增訂清文鑑以後及本世紀三個語言年代之稱謂資料分析各期 之親屬特性，且推擬並驗證所行之婚姻制度。結論則期以前述所見置諸政治、經濟大 結構內操作，試求滿洲社會史之骨架。 所得結果為﹕滿洲始終為complex system之親屬體系，雖幾度趨近elementary system ，但皆未達結構變遷地步，加以觀察深度不足，遂為前人所誤認，本文盼望能釐清若 干。

This thesis examines the utility of mathematical complexity measures for the analysis of stratospheric dynamics. Through theoretical considerations and tests with artificial data sets, e.g., the iteration of the logistic map, suitable parameters are determined for the application of the statistical entropy measures sample entropy (SE) and Rényi entropy (RE) to methane (a long-lived stratospheric tracer) data from simulations of the SOCOL chemistry-climate model. The SE is shown to be useful for quantifying the variability of recurring patterns in a time series and is able to identify tropical patterns similar to those reported by previous studies of the ``tropical pipe'' region. However, the SE is found to be unsuitable for use in polar regions, due to the non-stationarity of the methane data at extra-tropical latitudes. It is concluded that the SE cannot be used to analyse climate complexity on a global scale. The focus is turned to the RE, which is a complexity measure of probability distribution functions (PDFs). Using the second order RE and a normalisation factor, zonal PDFs of ten consecutive days of methane data are created with a Bayesian optimal binning technique. From these, the RE is calculated for every day (moving 10-day window). The results indicate that the RE is a promising tool for identifying stratospheric mixing barriers. In Southern Hemisphere winter and early spring, RE produces patterns similar to those found in other studies of stratospheric mixing. High values of RE are found to be indicative of the strong fluctuations in tracer distributions associated with relatively unmixed air in general, and with gradients in the vicinity of mixing barriers, in particular. Lower values suggest more thoroughly mixed air masses. The analysis is extended to eleven years of model data. Realistic inter-annual variability of some of the RE structures is observed, particularly in the Southern Hemisphere. By calculating a climatological mean of the RE for this period, additional mixing patterns are identified in the Northern Hemisphere. The validity of the RE analysis and its interpretation is underlined by showing that qualitatively similar patterns can be seen when using observational satellite data of a different tracer. Compared to previous techniques, the RE has the advantage that it requires significantly less computational effort, as it can be used to derive dynamical information from model or measurement tracer data without relying on any additional input such as wind fields. The results presented in this thesis strongly suggest that the RE is a useful new metric for analysing stratospheric mixing and its variability from climate model data. Furthermore, it is shown that the RE measure is very robust with respect to data gaps, which makes it ideal for application to observations. Hence, using the RE for comparing observations of tracer distributions with those from model simulations potentially presents a novel approach for analysing mixing in the stratosphere.

La recherche de moyens alternatifs pour la propulsion d'un aéronef est primordiale tant la dépendance au pétrole est forte. Le travail proposé dans cette thèse s'inscrit dans le besoin de soutenir les concepteurs de systèmes de propulsion innovants utilisant l'électricité. En partant du constat qu'il est primordial de s'appuyer sur l'analyse de l'aéronef dans sa globalité, nous proposons une approche basée sur les modèles, faisant appel aux modèles d’ingénierie système, aux modèles comportementaux basés sur la physique et à la simulation numérique, et collaborative, car la conception implique de nombreux métiers.L'objectif de cette approche est la création d'un produit virtuel qui est un modèle global multidisciplinaire exécutable du produit pour en faciliter la conception. Une méthodologie est alors construite pour se concentrer sur la relation entre le produit virtuel, ses modèles constitutifs et leur obtention. Le fil directeur de la méthodologie correspond à une recherche d'informations, au moyen de l'analyse des interactions et impacts multidisciplinaires qui apparaissent dans le système, puis l'application de cette information pour la construction d'un modèle d'intention qui permet la requête de modèles comportementaux auprès d'experts. C'est finalement le lien manquant entre la conception globale conduite par l'ingénierie système et la conception basée sur la physique du monde réel qui est implicitement traité dans ces travaux. Pour réaliser l'ensemble de la méthodologie, un nouveau rôle a été défini, le rôle d'architecte de simulation. Cette thèse présente la méthodologie de manière théorique, incluant ses rôles et concepts, puis cette dernière est démontrée sur un cas d'étude correspondant à l'hybridation d'un drone de type hélicoptère. / The research of alternative aircraft propulsion system is mandatory because oil dependence is too strong. The work proposed in this thesis is oriented to support electric based innovative propulsion system designers. Considering that it is important to consider entire aircraft analysis, we propose a model based, with systems engineering models, physics-based behavioral models and numerical simulation, and collaborative, because design require numerous business expertise. The objective of this approach is to build a virtual product, which means a global multidisciplinary executable model of the product under design in order to facilitate its design. A methodology is then developed, focused on the relation between the virtual product, its constitutive models and their acquisition. The methodology director wire corresponds to information research, with multidisciplinary interactions and impacts in the system, and then the application of those pieces of information to build a model of intention which allows requesting a behavioral model from experts. Finally, it is the missing link between global design driven with systems engineering and real physics based design which is implicitly at stake. To perform the methodology, a new role has been defined, the simulation architect. This thesis presents theoretically the methodology, including roles and concepts, and then this methodology is demonstrated on a helicopter based drone study-case.

La gestion des risques est un enjeu majeur, mais difficile pour les projets de construction. La difficulté à gérer les risques dans les projets de construction vient de leur complexité. Ils sont composés de nombreuses entités (activités, acteurs, contrats, ressources, etc.) dont le comportement collectif influencent les comportements individuels. Afin de mieux appréhender et comprendre la complexité du système dans son ensemble, il est nécessaire de capitaliser et structurer la connaissance dans le but de proposer un modèle capable de décrire et simuler le comportement du système étudié. Cependant, la formalisation de tels modèles se confronte à de nombreuses difficultés : présence de facteurs humains, raretés de modèles, connaissances souvent expertes et qualitatives difficiles à formaliser, méconnaissance des mécanismes régissant certains processus, données parcellaires, hétérogènes et souvent imparfaites, échelles multiples, etc. L’objectif est de proposer des approches conceptuelles permettant d’assembler des morceaux de connaissances hétérogènes multi-sources et multi-échelles dans le but de proposer un modèle capable de réduire les incertitudes liées au fonctionnement, au devenir, à la conception et au pilotage des projets de construction.Différentes approches et outils ont été proposés pour modéliser et simuler les projets de construction : structure de répartition des risques, réseaux bayésiens, théorie des réseaux, simulation de Monte Carlo, réseau analytique, etc. Ces outils et méthodes sont utilisés pour simuler le comportement de systèmes, mais inadéquats pour représenter des systèmes complexes dynamiques à grandes échelles. Ils sont pour la plupart parcellaires et ne présentent pas ou peu de généricités. Dans ce contexte, les modèles relationnels probabilistes (MRPs) fourniront un formalisme mathématique pratique permettant de représenter et de simuler des systèmes dynamiques complexes entachés d’incertitudes. Les MRPs étendent le formalisme des réseaux bayésiens en ajoutant la notion de paradigme objet où l'incertitude attachée au système est alors prise en compte en quantifiant la dépendance probabiliste entre les propriétés des objets.Pour ce faire, une ontologie du domaine a été développée pour (a) fournir un vocabulaire commun capable de représenter les connaissances sur les projets de construction, (b) identifier les interconnections entre les différentes entités techniques, humaines, économiques à différents niveaux de description. Guidé par cette ontologie unMRP a été élaboré et utilisé pour simuler le comportement des projets de construction tout en prenant en compte les incertitudes. On montrera comment il peut être utilisé pour prédire la réponse incertaine du système ainsi que pour étudier comment la réponse globale du système est sensible aux valeurs ou hypothèses locales. Enfin, le MRP sera utilisé pour deux études de cas (la construction de routes et de ponts à Hue-Vietnam et d’un bâtiment en France). Les résultats montrent que le formalisme des MRPs permet (1) d’instancier tout type de projets de construction, (2) de prendre en compte l'incertitude, (3) de simuler et prédire le comportement du système et (4) d’extraire de la connaissance à partir d’informations partielles. / The difficulty to manage risks in construction projects comes from their complexity. They are composed of many entities (activities, actors, contracts, resources, etc.) among which interactions exist at many levels and influence the system response. In turn, this response can influence the behaviour of some entities. In order to capture the complexity of the system, it is necessary to structure, model and share cross-disciplinary and interdisciplinary knowledge flows in a common and unifying framework. Because of this high complexity, the system response may appear as unpredictable. Uncertainties at all scales are source of risk for the construction project itself. Tackling this complexity could improve our grasp of the whole system, in order to provide more robust and efficient decision alternatives in risk management. It is then essential to propose conceptual approaches able to represent the behaviour and the interactions of system entities over the time.Different approaches and tools have been proposed to model and simulate risk of construction project as Risk Breakdown Structure, Bayesian networks, Network Theory, Monte Carlo Simulation, Analytical Network Process, etc. These tools and methods can be used to simulate the behaviour of the system, but they are inadequate for representing large and complex dynamical system because they are based on case-dependant model (i.e. a specific model has to be built for each studied construction project), the fragmented representation of knowledge, the lack of common vocabulary, the lack of generic character. Hence, an ontology paradigm is developed in order (a) to provide a common vocabulary able to represent the knowledge about construction projects and its risks, (b) to shape the structure (interrelations) between those identified database and (c) to represent construction project integrating as well technical, human, sustainability dimensions at different detailed levels of uncertainty.In this context, by coupling the advantages of ontology and Bayesian network, the framework of probabilistic relational model (PRM) will provide a practical mathematical formalism allowing to represent and simulate complex stochastic dynamical systems. PRMs extend the formalism of Bayesian networks by adding the notion of object paradigm where uncertainty attached to the system is then taken into account by quantifying probabilistic dependence between the properties of objects and other properties of related objects. To the best of our knowledge, this thesis report will be the first application in which PRM have been proposed to model and simulate construction project while accounting uncertainties.Therefore PRM is used to simulate the propagation of uncertainties existing in this complexdynamic and multi-scale system, which lead to construction project risk. A prototypal software framework has been developed to check the consistency and the viability of the concept. It will be shown how it can be used in order to predict the uncertain response of the system as well as to study how the overall response of the system is sensitive to local values or assumptions. Lastly, PRM will be applied for two case-studies (a road and bridge construction in Hue-Vietnam and another building project in France). Results show that the formalism of PRMs allows to (1) implement any kind of construction project, (2) to take uncertainty into account, (3) to simulate and predict the behaviour of system and (4) to derive information from partial knowledge.

A análise de texturas dinâmicas tem se apresentado como uma área de pesquisa crescente e em potencial nos últimos anos em visão computacional. As texturas dinâmicas são sequências de imagens de textura (i.e. vídeo) que representam objetos dinâmicos. Exemplos de texturas dinâmicas são: evolução de colônia de bactérias, crescimento de tecidos do corpo humano, escada rolante em movimento, cachoeiras, fumaça, processo de corrosão de metal, entre outros. Apesar de existirem pesquisas relacionadas com o tema e de resultados promissores, a maioria dos métodos da literatura possui limitações. Além disso, em muitos casos as texturas dinâmicas são resultado de fenômenos complexos, tornando a tarefa de caracterização um desafio ainda maior. Esse cenário requer o desenvolvimento de um paradigma de métodos baseados em complexidade. A complexidade pode ser compreendida como uma medida de irregularidade das texturas dinâmicas, permitindo medir a estrutura dos pixels e quantificar os aspectos espaciais e temporais. Neste contexto, o objetivo deste mestrado é estudar e desenvolver métodos para caracterização de texturas dinâmicas baseado em metodologias de complexidade advindas da área de sistemas complexos. Em particular, duas metodologias já utilizadas em problemas de visão computacional são consideradas: redes complexas e caminhada determinística parcialmente auto-repulsiva. A partir dessas metodologias, três métodos de caracterização de texturas dinâmicas foram desenvolvidos: (i) baseado em difusão em redes - (ii) baseado em caminhada determinística parcialmente auto-repulsiva - (iii) baseado em redes geradas por caminhada determinística parcialmente auto-repulsiva. Os métodos desenvolvidos foram aplicados em problemas de nanotecnologia e tráfego de veículos, apresentando resultados potenciais e contribuindo para o desenvolvimento de ambas áreas. / Dynamic texture analysis has been an area of research increasing and in potential in recent years in computer vision. Dynamic textures are sequences of texture images (i.e. video) that represent dynamic objects. Examples of dynamic textures are: evolution of the colony of bacteria, growth of body tissues, moving escalator, waterfalls, smoke, process of metal corrosion, among others. Although there are researches related to the topic and promising results, most literature methods have limitations. Moreover, in many cases the dynamic textures are the result of complex phenomena, making a characterization task even more challenging. This scenario requires the development of a paradigm of methods based on complexity. The complexity can be understood as a measure of irregularity of the dynamic textures, allowing to measure the structure of the pixels and to quantify the spatial and temporal aspects. In this context, this masters aims to study and develop methods for the characterization of dynamic textures based on methodologies of complexity from the area of complex systems. In particular, two methodologies already used in computer vision problems are considered: complex networks and deterministic walk partially self-repulsive. Based on these methodologies, three methods of characterization of dynamic textures were developed: (i) based on diffusion in networks - (ii) based on deterministic walk partially self-repulsive - (iii) based on networks generated by deterministic walk partially self-repulsive. The developed methods were applied in problems of nanotechnology and vehicle traffic, presenting potencial results and contribuing to the development of both areas.

Le travail aborde la modélisation et l’analyse de systèmes complexes, caractérisés, dans un cadre incertain et évolutif, par de nombreuses interactions entre composants. Dans un cadre de gestion des risques, le travail vise à créer un modèle causal spatio-temporel pour l’explication et la probabilisation de certains événements redoutés à des fins de diagnostic et de pronostic. Le travail de modélisation est basé sur l’approche bayésienne et, plus particulièrement, sur les Réseaux Bayésiens (RB). Dans l’optique de considérer des systèmes de grande taille et de représenter leur complexité spatio-temporelle, leur caractère multiéchelles et incertain dans un cadre dynamique, l’idée de ce travail est alors d’étendre le concept des Réseaux Bayesiens Dynamiques (RBD) et d’utiliser le paradigme Orienté Objet pour l’appliquer aux réseaux bayésiens. Dans leur forme actuelle, les réseaux bayésiens orientés objet permettent de créer des instances réutilisables mais non instanciables. En d’autres termes, cela implique que l’objet généré est susceptible d’être appelé plusieurs fois dans la construction d’un modèle mais sans pour autant que ces paramètres (tables de probabilités marginales ou conditionnelles) ne soient modifiés. Ce travail de thèse vise à combler cette lacune en proposant une approche structurée permettant de construire des grands systèmes à base d’objets (caractérisés par des réseaux bayésiens simples) dont les paramètres peuvent être actualisés en fonction de l’instant ou du contexte de leur appel et de leur utilisation. Ce concept est concrétisé sous la forme de Réseaux Bayésiens Multidimensionnels par leur propension à combiner plusieurs dimensions qu’elles soient spatiales ou temporelles. / The work addresses the modelling and analysis of complex systems, characterized, in an uncertain and evolving framework, by numerous interactions between components. Within a risk management framework, the work aims to create a spatio-temporal causal model for the explanation and probability of certain feared events for diagnostic and prognostic purposes. The modelling work is based on the Bayesian approach and, more specifically, on the Bayesian Networks (BN). In an attempt to consider large-scale systems and represent their spatio-temporal complexity, their multi-scale and uncertain character in a dynamic framework, the idea of this work is then to extend the concept of Dynamic Bayesian Networks (DBN) and use the Object Oriented paradigm to apply it to Bayesian networks. In their current form, object-oriented Bayesian networks can create reusable but not instantiable instances. In other words, this implies that the generated object is likely to be called several times in the construction of a model, but without these parameters (marginal or conditional probabilities tables) being modified. This thesis aims to fill this gap by proposing a structured approach to construct large object-based systems (characterized by simple Bayesian networks) whose parameters can be updated according to the moment or context of their call and use. This concept is embodied in the form of Bayesian Multidimensional Networks by their propensity to combine several dimensions, whether spatial or temporal.

Le travail présenté dans ce mémoire de thèse porte sur la tolérance aux défauts dans le cas des systèmes linéaires. Les moyens de communication numériques sont utilisés dans le cadre de la mise en oeuvre d'une architecture de commande tolérante aux défauts pour des systèmes complexes. Une coopération entre les modules de commande/diagnostic assure la tolérance à certains types de défauts qui affectent le système. La commande des systèmes est traditionnellement réalisée à partir d'un calculateur central qui collecte l'ensemble des informations relevées sur le procédé, puis les traite pour élaborer un ensemble de commande qui est appliqué au procédé. Avec le développement des systèmes commandés en réseaux (Networked Control System) et des systèmes embarqués, l'architecture des systèmes s'oriente vers une distribution des algorithmes de commande et de diagnostic. On se propose d'aborder le problème de la conception des stratégies de distribution de diagnostic/commande et de coopération des tâches de commande entre les sous-contrôleurs associés à chaque sous-système qui composent le système complexe et de prendre en compte les défauts des actionneurs et de capteurs affectant les sous-systèmes. Il s'agit alors d'élaborer une stratégie de commande coopérative visant à compenser les effets des défauts affectant le système. Les commandes locales sont des commandes prédictives à base de modèle (MPC: Model Predictive Control). Une analyse de stabilité a été faite en prenant en considération la défaillance du réseau de communication. / The work presented in this memory of thesis focuses on fault tolerance in the case of linear systems. Digital communication tools are used in the context of the implementation of an architecture for fault tolerant control of complex systems. A cooperation between the control/diagnosis blocks ensures the tolerance to certain types of faults which affect the system. Control systems is traditionally carried out starting from a central computer that collects all information gathered on the process. Then, these information are treated in order to develop a set of command which is applied to the process. Thanks to the development of the Networked System Control and embedded systems, systems architecture is oriented towards a distributed control and diagnostic algorithms. One proposes to address the problem of designing distribution strategies for diagnosis/control and control tasks cooperation between sub-controllers associated at each subsystem comprising the complex system and to take into account the faults on the actuators and sensors that affect the subsystems. Then a cooperative control strategy is proposed. It aims at compensating the effects of the faults affecting the system. Local controls are based on Model Predictive Control (MPC). An analysis of stability was made taking into account the failure of the communication network

La recherche de moyens alternatifs pour la propulsion d'un aéronef est primordiale tant la dépendance au pétrole est forte. Le travail proposé dans cette thèse s'inscrit dans le besoin de soutenir les concepteurs de systèmes de propulsion innovants utilisant l'électricité. En partant du constat qu'il est primordial de s'appuyer sur l'analyse de l'aéronef dans sa globalité, nous proposons une approche basée sur les modèles, faisant appel aux modèles d’ingénierie système, aux modèles comportementaux basés sur la physique et à la simulation numérique, et collaborative, car la conception implique de nombreux métiers.L'objectif de cette approche est la création d'un produit virtuel qui est un modèle global multidisciplinaire exécutable du produit pour en faciliter la conception. Une méthodologie est alors construite pour se concentrer sur la relation entre le produit virtuel, ses modèles constitutifs et leur obtention. Le fil directeur de la méthodologie correspond à une recherche d'informations, au moyen de l'analyse des interactions et impacts multidisciplinaires qui apparaissent dans le système, puis l'application de cette information pour la construction d'un modèle d'intention qui permet la requête de modèles comportementaux auprès d'experts. C'est finalement le lien manquant entre la conception globale conduite par l'ingénierie système et la conception basée sur la physique du monde réel qui est implicitement traité dans ces travaux. Pour réaliser l'ensemble de la méthodologie, un nouveau rôle a été défini, le rôle d'architecte de simulation. Cette thèse présente la méthodologie de manière théorique, incluant ses rôles et concepts, puis cette dernière est démontrée sur un cas d'étude correspondant à l'hybridation d'un drone de type hélicoptère. / The research of alternative aircraft propulsion system is mandatory because oil dependence is too strong. The work proposed in this thesis is oriented to support electric based innovative propulsion system designers. Considering that it is important to consider entire aircraft analysis, we propose a model based, with systems engineering models, physics-based behavioral models and numerical simulation, and collaborative, because design require numerous business expertise. The objective of this approach is to build a virtual product, which means a global multidisciplinary executable model of the product under design in order to facilitate its design. A methodology is then developed, focused on the relation between the virtual product, its constitutive models and their acquisition. The methodology director wire corresponds to information research, with multidisciplinary interactions and impacts in the system, and then the application of those pieces of information to build a model of intention which allows requesting a behavioral model from experts. Finally, it is the missing link between global design driven with systems engineering and real physics based design which is implicitly at stake. To perform the methodology, a new role has been defined, the simulation architect. This thesis presents theoretically the methodology, including roles and concepts, and then this methodology is demonstrated on a helicopter based drone study-case.