La construction d'ontologies est un processus fastidieux qui nécessite un travail manuel conséquent. Les textes, en tant que sources de connaissances, peuvent optimiser les recours aux experts du domaine. Le passage des textes à l'ontologie requiert un double changement de perspective. Tout d'abord du niveau du discours vers le niveau linguistique (terminologie, hyperonymie, synonymie, etc.), à l'aide d'outils de traitement automatique des langues. La conceptualisation, manuelle, permet ensuite d'entrer dans le monde des modèles. Nous étudions dans cette thèse comment une méthode de regroupement automatique, l'analyse de concepts formels (ACF), peut se combiner aux éléments du niveau linguistique afin de faciliter la tâche de conceptualisation. Nous avons mené des expérimentations sur trois domaines différents, représentés par des corpus de taille comparable. Nous montrons que, dans l'état actuel des connaissances, la construction d'ontologies à partir de textes ne peut s'effectuer de manière totalement automatique. Nous proposons plusieurs paramétrages pour s'affranchir des problèmes inhérents à l'utilisation de l'ACF sur les données textuelles, dans l'optique de fournir à l'utilisateur à la fois des regroupements pertinents et une vue fidèle sur le matériau textuel.

Cette thèse porte sur l'exploitation des connaissances de domaine dans un processus de découvertes de sources de données biologiques sur le Web. Tout d'abord, des ensembles de métadonnées sont utilisés pour décrire le contenu et la qualité des sources de données. Ensuite, en s'appuyant sur ces métadonnées, les sources sont organisées dans un treillis de concepts en fonction de leurs caractéristiques communes. Le treillis de concepts constitue le support de la découverte de sources de données qui s'effectue de deux manières différentes et complémentaires : par navigation et par interrogation. Dans les deux cas la découverte de sources de données peut être guidée par des connaissances du domaine. Lors d'une découverte de sources de données par navigation, les connaissances sont utilisées soit pour réduire l'espace de recherche soit pour orienter la navigation vers des concepts sectionnés. Lors d'une découverte de sources de données par interrogation, les connaissances du domaine sont soit exprimées sous la forme de préférences entre métadonnées dans la requête soit utilisées pour l'enrichissement (ou reformulation) de la requête. Pour assurer une prise en compte des connaissances du domaine plus fidèle, nous avons introduit les treillis de concepts multivalués. L'organisation des sources de données sous la forme d'un treillis de concepts multivalués permet de contrôler la taille de l'espace de recherche et d'augmenter la flexibilité et les performances du processus de découverte dans ses deux modes. La navigation peut être effectuée dans des treillis de différents niveaux de spécialisation avec la possibilité d'effectuer des zooms dynamiques permettant le passage d'un treillis à l'autre. L'interrogation bénéficie d'une augmentation de l'expressivité dans les requêtes. / This thesis deals with knowledge-based biological data sources discovery. First, domain ontologies are used for encoding metadata describing the content of biological data sources. Then the data sources are organized into a concept lattice according to their common metadata. The data source discovery process can be performed either by navigation into the obtained concept lattice or by defining queries to be inserted into the concept lattice. In both cases, domain knowledge can be used to guide the discovery. In the case of navigation, domain knowledge is used to reduce the search space and/or to guide the navigation to some concepts rather than others. In the case of querying, domain knowledge is used to express preferences between the query keywords or to refine the query. In order to take more advantage of domain knowledge, we introduce many-valued concept lattices. Several many-valued concept lattices with different levels of precision can be built from the data sources metadata set based on domain knowledge. The use of such many-valued concept lattices allows to improve the discovery process in its both forms. In the case of navigation, it is possible to consider more than one lattice and to dynamically switch from one lattice to another in a zooming operation. In the case of querying, more complex expressive queries can be defined and inserted into the many-valued concept lattice.

Cette thèse porte sur l'exploitation des connaissances de domaine dans un processus de découvertes de sources de données biologiques sur le Web. Tout d'abord, des ontologies de domaine sont utilisées pour représenter un ensemble de connaissances qui reflètent le contenu et la qualité des sources de données. Ensuite, en s'appuyant sur ces connaissances, les sources sont organisées dans un treillis de concepts en fonction de leurs caractéristiques communes. Le treillis de concept constitue le support de la découverte qui peut être effectuée de deux manières différentes et complémentaires : par navigation et par interrogation. Dans les deux cas la découverte peut être guidée par des connaissances de domaines. Lors d'une découverte par navigation, les connaissances sont utilisées soit pour réduire l'espace de recherche soit pour orienter la navigation vers des concepts plutôt que d'autres. Lors d'une découverte par interrogation les connaissances de domaine sont soit exprimées sous la forme de préférences entre mots clés dans la requête soit utilisées pour l'enrichissement (ou reformulation) de la requête. Pour assurer une meilleure prise en compte des connaissances de domaine nous avons introduit les treillis de concepts multivalués. L'organisation des sources sous la forme d'un treillis de concepts multivalués permet de contrôler la taille de l'espace de recherche et d'augmenter la flexibilité et les performances du processus de découverte dans ses deux modes. La navigation peut être effectuée dans des treillis de différents niveaux de précision avec la possibilité d'effectuer des zooms dynamiques permettant le passage d'un treillis à l'autre. L'interrogation bénéficie d'une augmentation de l'expressivité dans les requêtes.

Récemment, le « Web des documents » est devenu le « Web des données », i.e, les documents sont annotés sous forme de triplets RDF. Ceci permet de transformer des données traitables uniquement par les humains en données compréhensibles par les machines. Ces données peuvent désormais être explorées par l'utilisateur par le biais de requêtes SPARQL. Par analogie avec les moteurs de clustering web qui fournissent des classifications des résultats obtenus à partir de l'interrogation du web des documents, il est également nécessaire de réfléchir à un cadre qui permette la classification des réponses aux requêtes SPARQL pour donner un sens aux données retrouvées. La fouille exploratoire des données se concentre sur l'établissement d'un aperçu de ces données. Elle permet également le filtrage des données non-intéressantes grâce à l'implication directe des experts du domaine dans le processus. La contribution de cette thèse consiste à guider l'utilisateur dans l'exploration du Web des données à l'aide de la fouille exploratoire de web des données. Nous étudions trois axes de recherche, i.e : 1) la création des vues sur les graphes RDF et la facilitation des interactions de l'utilisateur sur ces vues, 2) l'évaluation de la qualité des données RDF et la complétion de ces données 3) la navigation et l'exploration simultanée de multiples ressources hétérogènes présentes sur le Web des données. Premièrement, nous introduisons un modificateur de solution i.e., View By pour créer des vues sur les graphes RDF et classer les réponses aux requêtes SPARQL à l'aide de l'analyse formelle des concepts. Afin de naviguer dans le treillis de concepts obtenu et d'extraire les unités de connaissance, nous avons développé un nouvel outil appelé RV-Explorer (RDF View Explorer ) qui met en oeuvre plusieurs modes de navigation. Toutefois, cette navigation/exploration révèle plusieurs incompletions dans les ensembles des données. Afin de compléter les données, nous utilisons l'extraction de règles d'association pour la complétion de données RDF. En outre, afin d'assurer la navigation et l'exploration directement sur les graphes RDF avec des connaissances de base, les triplets RDF sont groupés par rapport à cette connaissance de base et ces groupes peuvent alors être parcourus et explorés interactivement. Finalement, nous pouvons conclure que, au lieu de fournir l'exploration directe nous utilisons ACF comme un outil pour le regroupement de données RDF. Cela permet de faciliter à l'utilisateur l'exploration des groupes de données et de réduire ainsi son espace d'exploration par l'interaction. / Recently, the “Web of Documents” has become the “Web of Data”, i.e., the documents are annotated in the form of RDF making this human processable data directly processable by machines. This data can further be explored by the user using SPARQL queries. As web clustering engines provide classification of the results obtained by querying web of documents, a framework for providing classification over SPARQL query answers is also needed to make sense of what is contained in the data. Exploratory Data Mining focuses on providing an insight into the data. It also allows filtering of non-interesting parts of data by directly involving the domain expert in the process. This thesis contributes in aiding the user in exploring Linked Data with the help of exploratory data mining. We study three research directions, i.e., 1) Creating views over RDF graphs and allow user interaction over these views, 2) assessing the quality and completing RDF data and finally 3) simultaneous navigation/exploration over heterogeneous and multiple resources present on Linked Data. Firstly, we introduce a solution modifier i.e., View By to create views over RDF graphs by classifying SPARQL query answers with the help of Formal Concept Analysis. In order to navigate the obtained concept lattice and extract knowledge units, we develop a new tool called RV-Explorer (Rdf View eXplorer) which implements several navigational modes. However, this navigation/exploration reveal several incompletions in the data sets. In order to complete the data, we use association rule mining for completing RDF data. Furthermore, for providing navigation and exploration directly over RDF graphs along with background knowledge, RDF triples are clustered w.r.t. background knowledge and these clusters can then be navigated and interactively explored. Finally, it can be concluded that instead of providing direct exploration we use FCA as an aid for clustering RDF data and allow user to explore these clusters of data and enable the user to reduce his exploration space by interaction.

Cette thèse se place dans le cadre de services web en dépassant leur description pour considérer leur structuration en réseaux (réseaux d'interaction et réseaux de similitude). Nous proposons des méthodes basées sur les motifs, la modélisation probabiliste et l'analyse des concepts formels, pour améliorer la qualité des services découverts. Trois contributions sont alors proposées: découverte de services diversifiés, recommandation de services et cohérence des communautés de services détectées. Nous structurons d'abord les services sous forme de réseaux. Afin de diversifier les résultats de la découverte, nous proposons une méthode probabiliste qui se base à la fois sur la pertinence, la diversité et la densité des services. Dans le cas de requêtes complexes, nous exploitons le réseau d'interaction de services construit et la notion de diversité dans les graphes pour identifier les services web qui sont susceptibles d'être composables. Nous proposons également un système de recommandation hybride basé sur le contenu et le filtrage collaboratif. L'originalité de la méthode proposée vient de la combinaison des modèles thématiques et les motifs fréquents pour capturer la sémantique commune maximale d'un ensemble de services. Enfin, au lieu de ne traiter que des services individuels, nous considérons aussi un ensemble de services regroupés sous forme de communautés de services pour la recommandation. Nous proposons dans ce contexte, une méthode qui combine la sémantique et la topologie dans les réseaux afin d'évaluer la qualité et la cohérence sémantique des communautés détectées, et classer également les algorithmes de détection de communautés. / As a part of this thesis, we exceed the description of web services to consider their structure as networks (i.e. similarity and interaction web service networks). We propose methods based on patterns, topic models and formal concept analysis, to improve the quality of discovered services. Three contributions are then proposed: (1) diversified services discovery, (2) services recommendation and (3) consistency of detected communities. Firstly, we propose modeling the space of web services through networks. To discover the diversified services corresponding to a given query, we propose a probabilistic method to diversify the discovery results based on relevancy, diversity and service density. In case of complex requests, it is necessary to combine multiple web services to fulfill this kind of requests. In this regard, we use the interaction web service network and the diversity notion in graphs to identify all possible services compositions. We also propose a new hybrid recommendation system based on both content and collaborative filtering. Its originality comes from the combination of probabilistic topic models and pattern mining to capture the maximal common semantic of a set of services. Finally, instead of processing individual services, we consider a set of services grouped into service communities for the recommendation. We propose in this context, a new method combining both topology and semantics to evaluate the quality and the semantic consistency of detected communities, and also rank the detection communities algorithms.

Cette thèse propose une nouvelle approche de découverte de signatures de familles (et superfamilles) d'enzymes. Dans un premier temps, étant donné un échantillon aligné de séquences appartenant à une même famille, cette approche infère des grammaires algébriques caractérisant cette famille. Pour ce faire, de nouveaux principes de généralisation et de nouvelles classes de langages ont été introduites sur la base de la substituabilité locale. Un algorithme a également été développé à cet effet qui produit une grammaire réduite, conservant la structuration des exemples, d'un langage substituable. Dans un second temps, ce manuscrit présente une méthode de classification des séquences d'une superfamille en familles à l'aide d'une analyse de concepts formels basée sur l'alignement des séquences qui permet la détection de nouvelles familles et la découverte des motifs fonctionnels pour améliorer les signatures précédentes. / This thesis proposes a new approach to discover signatures of families (and superfamilies) enzymes. At first, given a sample of aligned sequences belonging to the same family, this approach infers context-free grammars characteristic of this family. To do this, new principles of generalization and new classes have been introduced based on substitutability. An algorithm has also been developed for this purpose, which produces a reduced grammar able to retain the structure of examples. In a second step, this manuscript presents a method for classification of a superfamily sequences into families with a formal concept analysis based on alignement sequences allowing detection of new families and the discovery of patterns to improve functional previous signatures.

Les Architectures Orientées Services (SOA) se sont progressivement imposées comme outil incontournable dans les échanges inter-entreprises grâce à leurs potentiels stratégiques et technologiques. Leurs mise en oeuvre est concrétisée à travers les services Web dont l'un des principaux atouts est leur composabilité. Avec l'émergence du Web sémantique la découverte et la composition de services Web sémantiques constituent un réel défi. Le processus de découverte s'appui généralement sur les registres traditionnels offrant des descriptions syntaxiques regroupés statiquement, ce qui pose un problème lié à l'hétérogénéité des descriptions syntaxiques et à la rigidité de la classification. Le processus de composition dépend à son tour de la qualité de l'appariement des services. Nous proposons dans cette thèse une architecture d'un framework qui couvre toutes les phases du processus de composition. Ensuite, nous proposons une mesure de similarité sémantique pour un appariement entre les descriptions des services Web. Le processus de découverte de services Web s'appuie sur la similarité entre les services, le formalisme d'Analyse de Concepts Formels et l'organisation des services en treillis. La composition ensuite repose sur l'établissement de services composites cohérents et pertinaents pour la fonctionnalité espérée. Les points forts de cette architecture sont l'adaptation et l'intégration des technologies sémantiques, le calcul de similarité sémantique et l'utilisation de cette similarité sémantique et du formalisme FCA afin d'optimiser le processus de composition. / Service Oriented Architectures (SOA) have been progressively confirmed as an essential tool in inter-companies exchanges thanks to their strategic and technological potential. Their implementation is realised through Web services. One of the main assets of services is their compostability. With the emergence of the semantic Web, the discovery and composition of semantic Web services become a real challenge. The discovery process is generally based on traditional registries with syntactic descriptions where services are statically grouped. This poses a problem related to the heterogeneity of syntactic descriptions and the rigidity of the classification. The composition process depends on the Web service matching quality processed in the discovery phase. We propose in this dissertation an architecture of a framework that covers all the phases of the composition process. Then, we propose a semantic similarity measure Web services. The Web services discovery process relies on the proposed similarity measure, the formal concept analysis (FCA) formalism, and the organisation of lattice services. The composition is then based on the establishment of coherent and relevant composite services for the expected functionality. The main strengths of this architecture are the adaptation and integration of semantic technologies, the calculation of semantic similarity and the use of this semantic similarity and the FCA formalism in order to optimise the composition process.

Cette thèse présente un cadre de travail d'analyse de trajectoires contenant une phase de prétraitement et un processus d’extraction de trajectoires d’objets mobiles. Le cadre offre des fonctions visuelles reflétant le comportement d'évolution des motifs de trajectoires. L'originalité de l’approche est d’allier extraction de motifs fréquents, extraction de motifs émergents et analyse formelle de concepts pour analyser les trajectoires. A partir des données de trajectoires, les méthodes proposées détectent et caractérisent les comportements d'évolution des motifs. Trois contributions sont proposées : Une méthode d'analyse des trajectoires, basée sur les concepts formels fréquents, est utilisée pour détecter les différents comportements d’évolution de trajectoires dans le temps. Ces comportements sont “latents”, "emerging", "decreasing", "lost" et "jumping". Ils caractérisent la dynamique de la mobilité par rapport à l'espace urbain et le temps. Les comportements détectés sont visualisés sur des cartes générées automatiquement à différents niveaux spatio-temporels pour affiner l'analyse de la mobilité dans une zone donnée de la ville. Une deuxième méthode basée sur l'extraction de concepts formels séquentiels fréquents a également été proposée pour exploiter la direction des mouvements dans la détection de l'évolution. Enfin, une méthode de prédiction basée sur les chaînes de Markov est présentée pour prévoir le comportement d’évolution dans la future période pour une région. Ces trois méthodes sont évaluées sur ensembles de données réelles . Les résultats expérimentaux obtenus sur ces données valident la pertinence de la proposition et l'utilité des cartes produites / This dissertation presents a trajectory analysis framework, which includes both a preprocessing phase and trajectory mining process. Furthermore, the framework offers visual functions that reflect trajectory patterns evolution behavior. The originality of the mining process is to leverage frequent emergent pattern mining and formal concept analysis for moving objects trajectories. These methods detect and characterize pattern evolution behaviors bound to time in trajectory data. Three contributions are proposed: (1) a method for analyzing trajectories based on frequent formal concepts is used to detect different trajectory patterns evolution over time. These behaviors are "latent", "emerging", "decreasing", "lost" and "jumping". They characterize the dynamics of mobility related to urban spaces and time. The detected behaviors are automatically visualized on generated maps with different spatio-temporal levels to refine the analysis of mobility in a given area of the city, (2) a second trajectory analysis framework that is based on sequential concept lattice extraction is also proposed to exploit the movement direction in the evolution detection process, and (3) prediction method based on Markov chain is presented to predict the evolution behavior in the future period for a region. These three methods are evaluated on two real-world datasets. The obtained experimental results from these data show the relevance of the proposal and the utility of the generated maps

L'extraction de règles d'association et de bi-clusters sont deux techniques de fouille de données complémentaires majeures, notamment pour l'intégration de connaissances. Ces techniques sont utilisées dans de nombreux domaines, mais aucune approche permettant de les unifier n'a été proposée. Hors, réaliser ces extractions indépendamment pose les problèmes des ressources nécessaires (mémoire, temps d'exécution et accès aux données) et de l'unification des résultats. Nous proposons une approche originale pour extraire différentes catégories de modèles de connaissances tout en utilisant un minimum de ressources. Cette approche est basée sur la théorie des ensembles fermés et utilise une nouvelle structure de données pour extraire des représentations conceptuelles minimales de règles d'association, bi-clusters et règles de classification. Ces modèles étendent les règles d'association et de classification et les bi-clusters classiques, les listes d'objets supportant chaque modèle et les relations hiérarchiques entre modèles étant également extraits. Cette approche a été appliquée pour l'analyse de données d'interaction protéomiques entre le virus VIH-1 et l'homme. L'analyse de ces interactions entre espèces est un défi majeur récent en bio-informatique. Plusieurs bases de données intégrant des informations hétérogènes sur les interactions et des connaissances biologiques sur les protéines ont été construites. Les résultats expérimentaux montrent que l'approche proposée peut traiter efficacement ces bases de données et que les modèles conceptuels extraits peuvent aider à la compréhension et à l'analyse de la nature des relations entre les protéines interagissant. / Knowledge pattern extraction is one of the major topics in the data mining and background knowledge integration domains. Out of several data mining techniques, association rule mining and bi-clustering are two major complementary tasks for these topics. These tasks gained much importance in many domains in recent years. However, no approach was proposed to perform them in one process. This poses the problems of resources required (memory, execution times and data accesses) to perform independent extractions and of the unification of the different results. We propose an original approach for extracting different categories of knowledge patterns while using minimum resources. This approach is based on the frequent closed patterns theoretical framework and uses a novel suffix-tree based data structure to extract conceptual minimal representations of association rules, bi-clusters and classification rules. These patterns extend the classical frameworks of association and classification rules, and bi-clusters as data objects supporting each pattern and hierarchical relationships between patterns are also extracted. This approach was applied to the analysis of HIV-1 and human protein-protein interaction data. Analyzing such inter-species protein interactions is a recent major challenge in computational biology. Databases integrating heterogeneous interaction information and biological background knowledge on proteins have been constructed. Experimental results show that the proposed approach can efficiently process these databases and that extracted conceptual patterns can help the understanding and analysis of the nature of relationships between interacting proteins.