Les systèmes d'information font face à un problème de pertinence dans les recherches dû à l'augmentation considérable des données accessibles. De plus, le nombre d'appareils communicants ne cesse de croître et de menacer le modèle client/serveur. Une nouvelle architecture distribuée tend donc à s'imposer : les réseaux pair-à-pair (P2P). Mais ils sont peu économes en ressource réseau (une requête inonde le réseau) et offrent des fonctionnalités limitées (recherche par mots-clés). Dans les deux communautés, RI et systèmes P2P, les recherches penchent vers l'utilisation de sémantique. En informatique, les approches basées sur la sémantique nécessitent souvent de définir des ontologies. Le développement important et distribué des ontologies génère une hétérogénéité sémantique. La solution classique est d'utiliser des correspondances entre parties de deux ontologies. Mais c'est une solution qui est difficile à obtenir et qui n'est pas toujours complète. Souvent les parties non-partagées de deux ontologies ne sont pas gérées, ce qui entraîne une perte d'information. Notre solution : EXSI2D, utilise une expansion particulière, appelée expansion structurante, du côté de l'initiateur de requêtes. Cela lui permet de préciser les dimensions de sa requête sans modifier la requête elle-même. EXSI2D offre aussi la possibilité au fournisseur d'information d'interpréter l'expansion structurante dans sa propre ontologie. Ainsi, il est possible à chaque participant d'un système d'information sémantiquement hétérogène d'utiliser toute son ontologie, y compris les parties non partagées. Nous montrons aussi l'utilisation d'EXSI2D dans un système P2P, grâce à SPARTANBFS, un protocole « frugal » pour systèmes P2P non structurés.

L'objectif principal de ce travail a été de développer des solutions pour le contrôle de la distribution de la taille des particules (DTP) lors d'un procédé de polymérisation en émulsion. La DTP affecte les propriétés rhéologiques, et optiques du polymère ou encore sa stabilité. Pour ces raisons la DTP apparaît comme une caractéristique importante à contrôler. Le modèle décrivant l'évolution de la DTP est régi par des équations aux dérivées partielles (EDP) non linéaires. L'étude numérique du modèle a permis de dresser un modèle de commande. Deux types de stratégie de commande prédictive par modèle interne ont été définis, l'une basée sur un modèle de commande non linéaire et l'autre basée sur un modèle linéaire temps variant. La DTP étant difficilement mesurable en ligne, notre choix s'est porté vers d'autres mesures, les concentrations de tensioactif libre et de monomère. Il a été possible de définir des profils de concentration afin d'obtenir un produit final avec une DTP spécifique. Les résultats de simulations ont montré la faisabilité de cette approche.

Cette thèse traite de la modélisation des infrastructures autoroutières et de leur gestion par des méthodes de régulation telles que le contrôle d'accès. L'approche retenue est macroscopique et conduit à des modèles distribués sous forme d'équations aux dérivées partielles non linéaires. Nous apportons plusieurs éclairages sur l'analyse et la résolution de ces modèles (condition d'entropie pour les rampes d'accès, discrétisation simpliée) et proposons une interprétation hybride des inhomogénéités (conditions aux limites, rampes d'accès et de sorties, variations brutales des paramètres) adaptée aux problèmes de contrôle. Deux nouvelles méthodologies calculatoires sont ensuite introduites pour concevoir des contrôleurs dynamiques s'appliquant à la gestion du trafic. La première est formulée comme un problème de commande optimale en boucle ouverte et nécessite l'adaptation de la méthode adjointe traditionnelle en raison de l'irrégularité des solutions. La seconde repose sur une discrétisation sous la forme d'un système affine commuté et une synthèse boucle fermée utilisant la dissipativité et les inégalités matricielles linéaires.

Cette thèse contribue à l'amélioration de la fiabilité des réponses fournies par les systèmes pair-à-pair sémantiques de plusieurs façons. La première partie de la thèse a pour but de garantir de ne produire que des réponses bien-fondées quand le réseau global d'un tel système est inconsistant. Deux algorithmes ont été proposés. Le premier détecte des causes d'inconsistances. Il termine, est décentralisé, complet, correct. Le deuxième profite des résultats du premier pour garantir de ne raisonner que de manière bien-fondée. Il termine, est décentralisé, correct. Des résultats prometteurs ont été obtenus à partir des expérimentations. La seconde partie de la thèse considère le problème de modéliser la confiance des pairs en des réponses obtenues. Basé sur un modèle probabiliste, le modèle de confiance proposé a une sémantique claire et permet aux pairs d'estimer la confiance en des réponses obtenues avec une bonne précision même avec peu observations.

La nécessité de prendre en considération les aspects sûreté de fonctionnement des systèmes automatisés, dès la phase de conception, pour tendre vers le concept de « systèmes automatisés sûrs de fonctionnement » représente aujourd'hui un enjeu majeur. <br />Nous présentons dans cette Habilitation à Diriger les Recherches le concept de systèmes automatisés sûrs de fonctionnement et procédons à une analyse de la problématique globale de la conception de tels systèmes. Nous identifions clairement les frontières des différents systèmes constituant les systèmes automatisés sûrs de fonctionnement : processus physique, systèmes d'automatisation, systèmes de sécurité, systèmes de contrôlabilité du risque (barrières). Pour ce faire, nous nous appuyons sur la notion de service rendu. <br />Nous introduisons ensuite les différents concepts de sûreté de fonctionnement des systèmes en dégageant deux grands niveaux : la sûreté de fonctionnement prédictive et la gestion de la sûreté de fonctionnement avec prise en compte des risques pour l'Homme et l'environnement. Cette étude aborde les aspects normatifs incontournables pour les systèmes industriels et décline notre point de vue sur la notion de complexité. L'identification de ces grands axes de recherche en conception des systèmes automatisés sûrs de fonctionnement nous permet de situer dans la communauté scientifique nos activités de recherche, dont les contributions et résultats sont présentés dans le mémoire selon deux axes :<br />• L'axe I porte sur la sûreté de fonctionnement de processus physiques avec une application à l'évaluation des paramètres FMD (Fiabilité-Maintenabilité-Disponibilité) des lignes de production dans le but d'en améliorer la performance,<br />• L'axe II porte sur la sûreté de fonctionnement des systèmes d'automatisation à intelligence distribuée avec la proposition d'une démarche de conception de tels systèmes et d'un formalisme pour la spécification des besoins et contraintes d'architecture, l'originalité de cette méthode repose sur la volonté d'obtenir une architecture validée par des paramètres de sûreté quantifiés. <br />De ces travaux découlent nos activités de recherche actuelles et futures relatives à l'analyse systémique de la sûreté de fonctionnement des systèmes complexes et à l'exploration de voies de recherche pour la proposition d'une méthodologie générique, indépendante du domaine d'application, pour la conception de systèmes complexes sûrs de fonctionnement.

Les Systèmes de Contrôle Embarqués Distribués (SCED) utilisent les réseaux de communication dans les boucles de rétroaction. Étant donné que les systèmes SCED ont une puissance de batterie, une bande passante de communication et une puissance de calcul limitée, les débits des données ou des informations transmises sont bornées et ils peuvent affecter leur stabilité. Ceci nous amène à élargir le spectre de notre étude et y intégrer une étude sur la relation entre la théorie du contrôle d'un coté et celle de l'information de l'autre. La contrainte de débit de données induit la quantification des signaux tandis que les aspects de calcul temps réel et de communication induit des événements asynchrones qui ne sont plus réguliers ou périodiques. Ces deux phénomènes donnent au SCED une double nature, continue et discrète, et en font des cas d'étude spécifiques. Dans cette thèse, nous analysons la stabilité et la performance de SCED du point de vue de la théorie de l'information et du contrôle. Pour les systèmes linéaires, nous montrons l'importance du compromis entre la quantité d'information communiquée et les objectifs de contrôle, telles que la stabilité, la contrôlabilité/observabilité et les performances. Une approche de conception conjointe de contrôle et de communication (en termes de débit d'information au sens de Shannon) des SCED est étudiée. Les principaux résultats de ces travaux sont les suivants : nous avons prouvé que la réduction d'entropie (ce qui correspond à la réduction d'incertitude) dépend du Grammien de contrôlabilité. Cette réduction est également liée à l'information mutuelle de Shannon. Nous avons démontré que le Grammien de contrôlabilité constitue une métrique de l'entropie théorique de l'information en ce qui concerne les bruits induits par la quantification. La réduction de l'influence de ces bruits est équivalente à la réduction de la norme du Grammien de contrôlabilité. Nous avons établi une nouvelle relation entre la matrice d'information de Fisher (FIM) et le Grammien de Contrôlabilité (CG) basé sur la théorie de l'estimation et la théorie de l'information. Nous proposons un algorithme qui distribue de manière optimale les capacités de communication du réseau entre un nombre "n" d'actionneurs et/ou systèmes concurrents se basant sur la réduction de la norme du Grammien de Contrôlabilité

Les Systèmes de Contrôle Embarqués Distribués (SCED) utilisent les réseaux de communication dans les boucles de rétroaction. Étant donné que les systèmes SCED ont une puissance de batterie, une bande passante de communication et une puissance de calcul limitée, les débits des données ou des informations transmises sont bornées et ils peuvent affecter leur stabilité. Ceci nous amène à élargir le spectre de notre étude et y intégrer une étude sur la relation entre la théorie du contrôle d'un coté et celle de l'information de l'autre. La contrainte de débit de données induit la quantification des signaux tandis que les aspects de calcul temps réel et de communication induit des événements asynchrones qui ne sont plus réguliers ou périodiques. Ces deux phénomènes donnent au SCED une double nature, continue et discrète, et en font des cas d'étude spécifiques. Dans cette thèse, nous analysons la stabilité et la performance de SCED du point de vue de la théorie de l'information et du contrôle. Pour les systèmes linéaires, nous montrons l'importance du compromis entre la quantité d'information communiquée et les objectifs de contrôle, telles que la stabilité, la contrôlabilité/observabilité et les performances. Une approche de conception conjointe de contrôle et de communication (en termes de débit d'information au sens de Shannon) des SCED est étudiée. Les principaux résultats de ces travaux sont les suivants : nous avons prouvé que la réduction d'entropie (ce qui correspond à la réduction d'incertitude) dépend du Grammien de contrôlabilité. Cette réduction est également liée à l'information mutuelle de Shannon. Nous avons démontré que le Grammien de contrôlabilité constitue une métrique de l'entropie théorique de l'information en ce qui concerne les bruits induits par la quantification. La réduction de l'influence de ces bruits est équivalente à la réduction de la norme du Grammien de contrôlabilité. Nous avons établi une nouvelle relation entre la matrice d'information de Fisher (FIM) et le Grammien de Contrôlabilité (CG) basé sur la théorie de l'estimation et la théorie de l'information. Nous proposons un algorithme qui distribue de manière optimale les capacités de communication du réseau entre un nombre "n" d'actionneurs et/ou systèmes concurrents se basant sur la réduction de la norme du Grammien de Contrôlabilité

Les nouvelles technologies en matière d'accès à l'information, de communication sans-fil et de localisation d'informations ouvrent la voie à des innovations majeures dans l'utilisation des systèmes informatiques. Ces avancées permettent d'imaginer de nouveaux usages informatiques dont la mise en œuvre motive le développement de méthodes de conception appropriées. Plus particulièrement, l'informatique mobile combine désormais des enjeux conceptuels tels que l'accès à des services par un utilisateur en mobilité, la généralisation d'outils de localisation, la compréhension de systèmes complexes par un public non-expert ou l'importante variabilité des situations d'exécution. Cette thèse propose un cadre de conception qui adresse certains des enjeux pour la mobilité des systèmes d'information. Dans cette perspective, les attentes des utilisateurs et les contraintes technologiques inhérentes à la mobilité des constituants du système définissent un espace contextuel dont les dimensions sont prises en compte dès les premières étapes de la conception. Le modèle proposé établit comme point d'entrée une description de l'espace géographique du système pour différencier un ensemble de contextes d'exécution. L'énoncé de ces contextes permet de corréler les attentes des utilisateurs avec les capacités techniques de la plate-forme et d'offrir le niveau fonctionnel le plus acceptable dans une situation donnée. Dans un second temps, les différentes fonctionnalités et les données mises en œuvre dans chaque contexte d'exécution peuvent être ordonnées ou filtrées afin d'optimiser la présentation des informations aux utilisateurs. Ces recommandations sont produites par l'analyse conjointe des préférences d'utilisateurs selon leurs interactions et leurs comportements spatiaux. Deux cadres expérimentaux viennent illustrer les propositions du modèle. La conception d'un système mobile de suivi de compétition nautique prend en compte différents contextes d'exécution et adapte un niveau de service à des situations dégradées. Un système de documentation et de visite de campus illustre les algorithmes de recommandation et affine la présentation d'informations localement à chaque contexte d'exécution.

Nous nous intéressons aux systèmes distribués d'information ouverts, mettant en oeuvre un grand nombre de sources d'informations autonomes et hétérogènes, tels que les systèmes pairs à pairs. Dans un tel contexte, un pair peut jouer à la fois le rôle d'initiateur de requêtes et celui de fournisseur d'informations. Le rôle du médiateur consiste à faire le lien entre initiateurs et fournisseurs, en allouant les requêtes qui lui sont confiées aux fournisseurs qui lui paraissent les plus pertinents. Les attentes des initiateurs et celles des fournisseurs peuvent être antagonistes : les premiers préférant des réponses pertinentes, les seconds privilégiant de traiter certains types de requêtes. Souvent, les médiateurs permettent de prendre en compte qu'un seul des deux points de vue. Cette thèse propose un mécanisme de médiation flexible qui permet de considérer les deux points de vue en même temps, de façon à assurer la satisfaction de tous les acteurs du système. D'un côté, les fournisseurs font des offres monétaires représentant leur intérêt pour la requête. De l'autre, les préférences des initiateurs pour les fournisseurs sont prises en compte au travers de la notion de qualité. Ces deux critères sont la base de la phase de sélection des fournisseurs de notre médiation. De plus, la médiation flexible propose la réquisition de fournisseurs lorsqu'ils ne veulent pas traiter une requête. Nous étudions notre médiation d'un point de vue théorique tout d'abord, en considérant des propriétés usuelles de microéconomie et en proposant une nouvelle définition pour prendre en compte la satisfaction à long terme des participants (initiateurs et fournisseurs). L'étude théorique est complétée par un ensemble de simulations dans différents contextes qui permettent de la comparer à d'autres mécanismes d'allocation de requêtes. Les résultats montrent que la médiation flexible assure généralement la satisfaction sur le long terme des participants et permettent de déterminer les conditions dans lesquelles il est préférable de l'utiliser.

Les travaux que nous présentons sont relatifs à la problématique de la recherche d'information dans des systèmes dont les traits caractéristiques sont la distribution à très large échelle, l'ouverture, et l'autonomie des participants. Nous nous sommes plus particulièrement intéressé à des solutions facilitant l'intégration des participants et s'adaptant dynamiquement à leurs attentes. Nos travaux s'articulent au tour de trois axes : la définition d'une architecture distribuée, l'allocation de requêtes, et le traitement de l'hétérogénéité sémantique. Nous avons d'abord proposé une architecture totalement distribuée organisée en communautés thématiques. Cette vision sémantique de l'organisation, combinée à une politique qui consiste à s'appuyer non seulement sur les ressource des participants, mais aussi sur leurs compétences, permet de router les requêtes et les réponses dans le système en évitant de maintenir d'un index général tel que pratiqué par les moteurs de recherche. Un système ainsi distribué pose rapidement le problème de l'allocation des requêtes. En effet, tous les fournisseurs d'information ne disposent pas de ressources leur permettant de traiter le très grand nombre de requêtes émises. Laisser les participants choisir les requêtes qu'ils traitent répond aux attentes des fournisseurs. Cependant, cela entraine que certaines requêtes ne sont pas traitées pour des raisons individuelles, ce qui ne correspond pas au comportement qu'attendent les utilisateurs. Nous avons donc exploré la piste consistant à tenir compte des intentions des participants tout en allouant autoritairement les requêtes si nécessaire. Nous avons d'abord proposé une médiation flexible utilisant des aspects monétaires. Puis, nous avons mené une étude concernant la satisfaction des participants où nous avons dégagé un certain nombre de notions : satisfaction, satisfaction par rapport au système d'allocation, adéquation d'un participant par rapport au système, adéquation du système par rapport à un participant, etc. Nous avons alors proposé une deuxième technique d'allocation, SbQA, directement basée sur la notion de satisfaction. Enfin, de par leur nature, les systèmes distribués ouverts intègrent des participants provenant d'horizons différents ce qui est propice à l'hétérogénéité sémantique. Dans le cadre de la recherche d'information et des vecteurs sémantiques, nous avons proposé une méthode qui utilise non seulement les alignements entre ontologies mais aussi un mécanisme «d'explication» et «d'interprétation» pour améliorer l'interopérabilité sémantique.