Les grandes entreprises ferroviaires intègrent au niveau du matériel roulant une grande variété de systèmes complexes qui se doivent d'être fiables et ce, dès le démarrage du service commercial. Ce travail de thèse propose une méthodologie expérimentale pour l'amélioration de la robustesse d'un système prédominant, à savoir l'accès voyageurs. L'objectif est d'améliorer sa fiabilité intrinsèque dans un laps de temps raisonnable dans le cadre de projet industriel contraint par le temps. La méthodologie expérimentale proposée s'appuie sur la méthode des essais aggravés et accélérés de fiabilité, et se veut être optimisée grâce à l'utilisation de plans d'expériences D-optimaux. Après une analyse bibliographique, suivie d'une étude sur l'utilisation des plans d'expériences D-optimaux, ce travail expose les méthodes et moyens expérimentaux mis en place pour utiliser les plans d'expériences dans un contexte industriel. La dernière partie de cette thèse contient les résultats quantitatifs et qualitatifs issus des expérimentations réaliséessur le banc d'essais du système accès voyageurs développé par Bombardier.

L'apprentissage de modèles temporels constitue l'une des grandes problématiques de l'Exploration de Données (Data Mining). Dans cette thèse, nous avons développé un nouveau modèle temporel appelé TITA Rules (Règle associative temporelle basé sur des arbres d'intervalles). Ce modèle permet de décrire des phénomènes ayant un certain degré d'incertitude et/ou d'imprécision. Ce modèle permet entre autres d'exprimer la synchronicité entre évènements, les contraintes temporelles disjonctives et la négation temporelle. De par leur nature, les TITA Rules peuvent êtes utilisées pour effectuer des prédictions avec une grande précision temporel. Nous avons aussi développé un algorithme capable de découvrir et d'extraire de manière efficace des TITA Rules dans de grandes bases de données temporelles. Le cœur de l'algorithme est basé sur des techniques de minimisation d'entropie, de filtrage par Apriori et par des analyses de co-dépendance. Note modèle temporelle et notre algorithme ont été appliqués et évalués sur plusieurs jeux de données issues de phénomènes réels et de phénomènes simulés. La seconde partie de cette thèse à consisté à étudier l'utilisation de notre modèle temporel sur la problématique de la Planification Automatique. Ces travaux ont mené au développement d'un algorithme de planification automatique. L'algorithme prend en entrée un ensemble de TITA Rules décrivant le fonctionnement d'un système quelconque, une description de l'état initial du système, et un but à atteindre. En retour, l'algorithme calcule un plan décrivant la meilleure façon d'atteindre le but donné. Par la nature même des TITA Rules, cet algorithme est capable de gérer l'incertain (probabilités), l'imprécision temporelle, les contraintes temporelles disjonctives, ainsi que les événements exogènes prédictibles mais imprécis.

L'apprentissage de modèles temporels constitue l'une des grandes problématiques de l'Exploration de Données (Data Mining). Dans cette thèse, nous avons développé un nouveau modèle temporel appelé TITA Rules (Règle associative temporelle basé sur des arbres d'intervalles). Ce modèle permet de décrire des phénomènes ayant un certain degré d'incertitude et/ou d'imprécision. Ce modèle permet entre autres d'exprimer la synchronicité entre évènements, les contraintes temporelles disjonctives et la négation temporelle. De par leur nature, les TITA Rules peuvent êtes utilisées pour effectuer des prédictions avec une grande précision temporel. Nous avons aussi développé un algorithme capable de découvrir et d'extraire de manière efficace des TITA Rules dans de grandes bases de données temporelles. Le cœur de l'algorithme est basé sur des techniques de minimisation d'entropie, de filtrage par Apriori et par des analyses de co-dépendance. Note modèle temporelle et notre algorithme ont été appliqués et évalués sur plusieurs jeux de données issues de phénomènes réels et de phénomènes simulés. La seconde partie de cette thèse à consisté à étudier l'utilisation de notre modèle temporel sur la problématique de la Planification Automatique. Ces travaux ont mené au développement d'un algorithme de planification automatique. L'algorithme prend en entrée un ensemble de TITA Rules décrivant le fonctionnement d'un système quelconque, une description de l'état initial du système, et un but à atteindre. En retour, l'algorithme calcule un plan décrivant la meilleure façon d'atteindre le but donné. Par la nature même des TITA Rules, cet algorithme est capable de gérer l'incertain (probabilités), l'imprécision temporelle, les contraintes temporelles disjonctives, ainsi que les événements exogènes prédictibles mais imprécis. / The learning of temporal patterns is a major challenge of Data mining. We introduce a temporal pattern model called Temporal Interval Tree Association Rules (Tita rules or Titar). This pattern model can be used to express both uncertainty and temporal inaccuracy of temporal events. Among other things, Tita rules can express the usual time point operators, synchronicity, order, and chaining,disjunctive time constraints, as well as temporal negation. Tita rules are designed to allow predictions with optimum temporal precision. Using this representation, we present the Titar learner algorithm that can be used to extract Tita rules from large datasets expressed as Symbolic Time Sequences. This algorithm based on entropy minimization, apriori pruning and statistical dependence analysis. We evaluate our technique on simulated and real world datasets. The problem of temporal planning with Tita rules is studied. We use Tita rules as world description models for a Planning and Scheduling task. We present an efficient temporal planning algorithm able to deal with uncertainty, temporal inaccuracy, discontinuous (or disjunctive) time constraints and predictable but imprecisely time located exogenous events. We evaluate our technique by joining a learning algorithm and our planning algorithm into a simple reactive cognitive architecture that we apply to control a robot in a virtual world.

Le travail produit s'inscrit dans un cadre industriel piloté par la société 2MoRO Solutions. La réalisation présentée dans cette thèse doit servir à l'élaboration d'un service à haute valeur, permettant aux exploitants aéronautiques d'optimiser leurs actions de maintenance. Les résultats obtenus permettent d'intégrer et de regrouper les tâches de maintenance en vue de minimiser la durée d'immobilisation des aéronefs et d'en réduire les risques de panne.La méthode que nous proposons comporte trois étapes : (i) une étape de rationalisation des séquences afin de pouvoir les combiner [...] / The present work is part of an industrial project driven by 2MoRO Solutions company.It aims to develop a high value service enabling aircraft operators to optimize their maintenance actions.Given the large amount of data available around aircraft exploitation, we aim to analyse the historical events recorded with each aircraft in order to extract maintenance forecasting. Theresults are used to integrate and consolidate maintenance tasks in order to minimize aircraft downtime and risk of failure. The proposed method involves three steps : (i) streamlining information in order to combinethem, (ii) organizing this data for easy analysis and (iii) an extraction step of useful knowledgein the form of interesting sequences. [...]

Si un algorithme cryptographique peut être mathématiquement sûr, son implémentation matérielle quant à elle est souvent la cible de nombreuses attaques. Cette thèse porte sur l'étude des mécanismes d'injection de fautes pouvant permettre une cryptanalyse physique des circuits sécurisés et sur la conception de contre-mesures matérielles pour empêcher ces attaques.Dans un premier temps une mise en pratique d'injection de fautes sur une implémentation matérielle de l'AES a été menée à l'aide d'attaques physiques : variations statiques et dynamiques de la tension, de la fréquence, de la température et de l'environnement électromagnétique. La comparaison des fautes injectées nous a permis de conclure que ces différentes attaques partagent un mécanisme d'injection identique : la violation de contraintes temporelles.La conception et l'implémentation d'un voltmètre intégré nous a permis d'observer les perturbations internes dues aux attaques par variations transitoires de la tension. Ces observations ont permis une meilleure compréhension du mécanisme d'injection de fautes associé et une amélioration de la précision temporelle de ces injections.Ensuite, un détecteur a été implémenté et son efficacité face à des attaques électromagnétiques a été étudiée. Du fait de la localité spatiale de ces attaques, la zone effectivement protégée par le détecteur est limitée. Une implémentation de plusieurs détecteurs a été suggérée.Enfin, un nouveau chemin d'attaque exploitant la sensibilité du détecteur a été proposé et validé expérimentalement. / Even if a cryptographic algortihm could be mathematically secure, its physical implementation could be targeted by several attacks. This thesis focus on time-based fault injection mechanisms used for physical cryptanalysis of secure circuits.First, practical fault injections have been performed on a hardware AES implementation using non-invasive attacks : static and dynamic variations of the power supply voltage, frequency, temperature and electromagnetic environement. Then a comparison of these obtained faults led us to conclude that these different injection means share a common injection mecanism : timing constraints violations.An on-chip voltmeter has been designed and implemented to observe internal disturbences due to voltage glitchs. These observations led to a better understanding of the fault injection mecanism and to a better temporal accuracy.Then, a contermeasure has been designed and its effectiveness against electromagnetic attacks has been studied. Because of the electromagnetic pulses local effects, the aera effectively protected by the countermeasure is limited. The implementation of several countermeasures has been considered in order to extend the protected aera.Finally, a new attack path using the countermeasure detection threshold variations has been proposed and experimentaly validated. This attack exploit the electrical coupling between the AES and the coutnermeasure. Because of this coupling the countermeasure sensitivity variations are related to data handled by the AES.

La mémoire de reconnaissance visuelle (MRV) est atteinte précocement dans la maladie d'Alzheimer (MA). Or, elle reposerait sur deux processus : la familiarité (simple sentiment d'avoir déjà rencontré un item) et la recollection (récupération de détails associés à l'item lors de son encodage). Si la recollection est clairement atteinte au début de la MA, les résultats concernant la familiarité sont à ce jour contradictoires. Supposée plus rapide que la recollection, la familiarité devrait pouvoir être évaluée directement par une approche temporelle. Son atteinte dans la MA pourrait alors être mieux comprise.Pour tester ces hypthèses, la procédure comportementale SAB (Speed and Accuracy Boosting) a été créée. Permettant d'étudier les propriétés de la MRV (sa vitesse-limite, Articles 1 et 2, ou sa nature « bottom-up », Article 3), ainsi que l'hypothèse que la familiarité est plus rapide que la recollection, cette méthode s'est montrée évaluer majoritairement la familiarité (Article 1). Chez des patients à risque de MA, une dissociation inattendue au sein de la familiarité a alors pu être révélée, avec une atteinte des signaux tardifs de familiarité (utilisés lors d'un jugement classique), mais une préservation des premiers signaux (supportant la détection rapide évaluée en SAB) (Article 4).En outre, la segmentation manuelle d'images IRM du lobe temporal interne (premières régions cérébrales touchées dans la MA, et clées pour la MRV) a été appliquée à la problématique connexe de l'effet de l'âge au début de la MA (Article 5).Indépendamment, ces méthodes ont permis de mieux comprendre la MRV et son atteinte au début de la MA ; leur combinaison s'annonce très prometteuse. / Visual recognition memory (VRM) is impaired early in Alzheimer's Disease (AD), but would rely on two processes : familiarity (mere feeling that an item has been seen previously) and recollection (retrieval of details associated to the item at encoding). If recollection is clearly impaired in early AD, results concerning familiarity remain contradictory. Supposed to be faster than recollection, familiarity should be better understood using a temporal approach. Its possible impairment in AD could then be better understood.In order to test this, a behavioural procedure was designed: the SAB (Speed and Accuracy Boosting). Revealing different properties of VRM (its speed-limit, Articles 1 and 2; its « bottom-up » nature, Article 3) and some of its processes (familiarity appeares indeed faster than recollection, Article 1), results showed that the SAB procedure was mainly assessing familiarity (Article 1). In patients at risk of AD, an unexpected dissociation within familiarity processes was evidenced, with an impairment of late signals of familiarity (as used for classical judgements), but a preservation of the first signals (supporting fast detection assessed with the SAB) (Article 4).Last, manual segmentation of MRI images of the medial temporal lobe (first cerebral regions affected in AD, known for their key role in VRM) was also used to assess age effect at the early stage of AD (Article 5).Independently, both methods allowed understanding better the VRM and its impairment in early AD; their combination appears very promising.

Aujourd'hui, les technologies de réseaux sans fil (WLAN/WPAN) présentes sur le marché sont nombreuses et globalement complémentaires. Cependant, trop peu d'entre elles proposent de réelles garanties sur la remise de messages dans un temps borné alors que ces exigences sont fondamentales dans le cadre d'une utilisation de type industriel. Dans le cadre de nos travaux, nous proposons une nouvelle couche MAC entièrement déterministe pour un réseau sans fil personnel basse consommation (LP-WPAN) IEEE 802.15.4 présentant des garanties sur le plan temporel.<br />Tout d'abord, un état de l'art est effectué sur les principaux réseaux sans fil existants, les mécanismes de gestion de la Qualité de Service et les méthodes d'accès généralement utilisées. Nous présentons ensuite la technologie IEEE 802.15.4/ZigBee sur laquelle sont basés nos travaux. Cette étude approfondie nous a permis d'identifier certaines imperfections au niveau de la méthode d'accès par rapport aux contraintes temporelles. Nous proposons de combler ces lacunes par la création d'une couche MAC entièrement déterministe dont nous présentons les caractéristiques et les nouvelles fonctionnalités. Plusieurs méthodes complémentaires ont été utilisées pour valider nos propositions : Réseaux de Petri, simulation et prototypage réel. Les résultats obtenus et les analyses de ces trois études sont exposés.

La quantité de données aujourd'hui emmagasinées dans tous les domaines ainsi que leur diversité d'origines et de formats rendent impossibles l'analyse, le résumé ou l'extraction manuelle de connaissances. Pour répondre à ces besoins, diverses communautés se sont intéressées à la conception et au développement d'outils permettant d'extraire automatiquement de la connaissance de ces grandes bases. Désormais ces travaux visent à prendre en compte l'hétérogénéité de ces données, de leur format et de leur qualité. Notre travail s'inscrit dans cet axe de recherche et, plus précisément, dans le contexte de la découverte de schémas fréquents à partir de données regroupées sous la forme de séquences ordonnées. Ces schémas, appelés motifs séquentiels, n'étaient jusqu'alors extraits que sur des bases de données de séquences symboliques et parfaites, c'est-à-dire des bases ne contenant que des informations binaires ou pouvant être traitées comme telles et ne contenant aucun enregistrement incomplet. Nous avons donc proposé plusieurs améliorations des techniques d'extraction de séquences fréquentes afin de prendre en compte des données hétérogènes, incomplètes, incertaines ou mal connues de leur utilisateur, tout en minimisant les pertes éventuelles d'informations. Ainsi, le travail présenté dans cette thèse comporte la mise en oeuvre d'un cadre pour l'extraction de motifs séquentiels en présence de données numériques quantitatives, la définition de contraintes temporelles relâchées autorisant l'utilisateur à spécifier des contraintes temporelles approximatives et permettant un tri des résultats obtenus selon un indice de précision temporelle, enfin, le développement de deux approches pour l'extraction de motifs séquentiels sur des données symboliques incomplètes.

Les travaux présentés dans ce document traitent de méthodes arborescentes pour la résolution de problèmes combinatoires d'optimisation ou de décision. Le premier chapitre présente les contributions que nous avons apportées pour les méthodes de résolution dites " à divergences ". Ces contributions concernent les modes de comptage des divergences pour les problèmes à variables discrètes, le développement d'une heuristique dynamique à pondération de variables, ainsi que, dans un contexte d'optimisation, l'utilisation de bornes ou d'heuristiques pour la sélection des points de divergences. Ces différentes contributions sont illustrées sur des problèmes d'ordonnancement ou sur des problèmes de satisfaction de contraintes. Le deuxième chapitre traite de propagation de contraintes pour la résolution de problèmes d'ordonnancement disjonctifs en présence de contraintes temporelles généralisées. Des extensions de méthodes de propagation de contraintes efficaces dans ce contexte sont proposées et des applications à la résolution de différents problèmes d'ordonnancement sont également présentées. Le troisième chapitre s'intéresse à un problème de calcul d'itinéraires point à point sur des réseaux de transport multi-modaux. La prise en compte de la multi-modalité fait surgir à la fois de nouvelles contraintes permettant d'exprimer si la séquence de modes d'un itinéraire conduit ou non à une solution admissible, mais aussi de nouveaux objectifs comme la minimisation du nombre de changement de modes. Le problème étudié (minimisation du temps de trajet et du nombre de transferts) est polynomial et différentes variantes basées sur le principe de l'algorithme de Dijkstra sont présentées et évaluées sur un cas réel.

L'exportation et la mutualisation des industries de fabrication des circuits intégrés impliquent de nombreuses interrogations concernant l'intégrité des circuits fabriqués. On se retrouve alors confronté au problème d'insertion d'une fonctionnalité dissimulée pouvant agir de façon cachée : on parle de Cheval de Troie Matériel (CTM). En raison de la complexité d'un circuit intégré, repérer ce genre de modification se révèle particulièrement difficile. Le travail proposé dans ce manuscrit s'oriente vers une technique de détection non destructrice de CTM. L’approche consiste à utiliser les temps de calculs internes du système étudié comme canal permettant de détecter des CTM. Dans ces travaux, un modèle décrivant les temps de calcul est défini. Il prend notamment en compte deux paramètres importants que sont les conditions expérimentales et les variations de procédés.Des attaques en faute par glitchs d’horloge basée sur la violation de contraintes temporelles permettent de mesurer des temps de calcul internes. Des cartes fiables sont utilisées pour servir de référence. Après avoir validé la pertinence de ce canal d’étude concernant l’obtention d’informations sur le comportement interne du circuit cible, on procède à des détections expérimentales de CTM insérés à deux niveaux d’abstraction (niveau RTL et après l'étape de placement/routage). Des traitements avec prise en compte des variations de procédés permettent d'identifier si les cartes testées sont infectées par un CTM. / The globalization of integrated circuits fabrication involves several questions about the integrity of the fabricated circuits. Malicious modifications called Hardware Trojans (HT) can be introduced during the circuit production process. Due to the complexity of an integrated circuit, it is really difficult to find this kind of alterations.This work focuses on a non-destructive method of HT detection. We use the paths delays of the studied design as a channel to detect HT. A model to describe paths delays is defined. It takes into account two important parameters which are the experimental conditions and the process variations.Faults attacks by clock glitches based on timing constraints violations have been performed to measure data paths delays. Reliable circuits are used for reference. After validating the relevance of this channel to get information on the internal behavior of the targeted design, experimental detections of HT inserted on two different abstraction levels (RTL and after place and route) were achieved. Process variations are taken into consideration in the studies to detect if the tested circuits are infected.