Ce manuscrit porte sur l'étude d'une structure robotique originale dont le système de propulsion s'inspire du mode de locomotion par progression rectilinéaire des serpents. La structure proposée dérive d'un prototype développé par l'entreprise TDA et comprend plusieurs modules dotés de 4 mécanismes locomoteurs solidaires entrainés par un moteur. Une partie des travaux de thèse porte sur l'analyse et l'optimisation du mécanisme. L'analyse du déplacement d'un modèle du prototype existant par un simulateur robotique intégré, réalisé à l'aide de bibliothèques à code source ouvert, a montré la nécessité de le modifier. Ainsi, le nombre de mécanismes locomoteurs par module passe de 8 à 4 et les liaisons inter-modulaires du nouveau robot sont des rotules actives ou passives selon les directions. Un algorithme de suivi de trajectoire est proposé et des simulations ont permis de le valider.

ce rapport résume les développements réalisés en électronique pour lire le calorimètre à Argon Liquide (LAr) d'ATLAS au LHC puis le R&D effectué dans CALICE pour lire ceux de l'ILC en passant par les circuits développés pour lire les photomultiplicateurs multi-anode (MaPMT) pour OPERA ou pour la luminosité d'ATLAS et qui ont aussi des applications en imagerie médicale. Commencée au début des années 90, le R&D pour la calorimétrie d'ATLAS était extrêmement challenging en termes de vitesse de lecture, tenue aux radiations et précision de mesure. La vitesse élevée a nécessité une nouvelle approche de préamplificateurs de courant plutôt que de charge et la définition du bruit en ENI. Les préamplificateurs ont été développés a Orsay ainsi que les shapers monolithiques, ils sont détaillés dans le chapitre 1 ainsi que les considérations sur le filtrage numérique, qui constituait une nouveauté pour la communauté et qui ne donnait pas les résultas escomptés au début. Le chapitre 2 est consacré au système de calibration, développé et produit par Orsay et dont la performance poussée a nécessité des études approfondies. Le chapitre 3 clôt les études pour ATLAS avec un résumé des mesures qui ont dû être faites sur les 200 000 voies du détecteur pour le comprendre et le modéliser afin d'atteindre partout la précision et l'uniformité meilleures que le pourcent. Ces travaux pour ATLAS se sont achevés en 2004, même si des développements ont été réalisés pour les calorimètres de NA48 et D0 durant cette même période et sur des sujets connexes qui ne sont pas détaillés ici. La prochaine génération de collisionneurs après le LHC nécessitera une nouvelle génération de calorimètres, beaucoup plus granulaires (on parle d' « imaging calorimetry », avec des centaines de millions de canaux) et d'électronique de lecture intégrée dans le détecteur. Les ASICs développés pour cette application dans le cadre de la collaboration « CALICE » sont décrits au chapitre 4. Ils intègrent toutes les fonctions d'amplification, digitisation et lecture intégrée qui ont font de véritables « Systems On Chip » (SoC). Une famille de 3 circuits permet de lire le calorimètre électromagnétique Silicium-Tungstène, les RPCs du calorimètre hadronique digital ou les SiPM du calorimètre hadronique analogique ; très performants et versatiles, ils trouvent de nombreuses applications extérieures Ces circuits ont repris de précédents blocs de chips mis au point dans les années 2000 pour lire les photomultiplicateurs multi-anodes du Target Tracker de l'expérience OPERA puis du luminomètre de l'expérience ATLAS et qui sont décrits au chapitre 5 Ces circuits trouvent une continuation actuelle dans les photodétecteurs intégrés de grandes dimensions, développés pour de futures expériences Neutrino.

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La mesure du tenseur d'élasticité complet d'un matériau anisotrope élastique linéaire présente des difficultés expérimentales lorsque les éventuelles symétries ne sont pas connues à l'avance. Aux mesures mécaniques dont la complexité est montrée, nous préférons une campagne d'essais ultrasonores. Ceux-ci sont effectués par la méthode de contact direct sur une éprouvette polyhédrale à 26 facettes. Le tenseur d'élasticité est obtenu par la minimisation d'une fonctionnelle basée sur l'écart entre deux expressions du tenseur acoustique (de Christoffel). Afin de révéler les symétries exactes ou non du tenseur obtenu exprimé dans le repère de l'éprouvette, des figures de pôles montrent la corrélation du tenseur avec son symétrique par rapport à tout plan de l'espace. Ces cartes sont révélatrices de tous les niveaux de symétries possibles. Un opérateur intrinsèque détermine le tenseur possédant la symétrie choisie, le plus proche du tenseur expérimentalement obtenu. L'écart entre les deux tenseurs et la classification des niveaux de symétrie permettent de faire le choix de la symétrie correspondant le mieux au matériau étudié. Enfin, l'étude de l'anisotropie induite par l'endommagement est abordée à l'aide de la décomposition de Kelvin.

Ce mémoire d'HDR présente une synthèse de mes principales activités de recherche qui jalonnent mon parcours d'enseignant - chercheur. Les travaux qui y sont présentés s'inscrivent dans le cadre général de la tendance d'intégration des applications de CAO, FAO et Calcul et s'orientent plus particulièrement vers l'intégration CAO/Calcul. En effet, depuis plus de quinze ans, cette thématique a fait l'objet de mes principales activités de recherche. J'ai débuté dans ce domaine par un stage de DEA, qui a porté sur la réalisation d'une interface entre le logiciel Pro/Engineer et le code de calcul par éléments finis MODULEF, et j'ai ensuite enchaîné par une thèse, sur l'intégration de la composante calcul dans une démarche de conception fonctionnelle intégrée. De notre point de vue, les applications de CAO et de Calcul doivent plus que jamais s'édifier sur des modèles compatibles et réactifs en vue de supporter la complexité croissante des produits et des processus de conception. L'évolution de l'environnement de conception est actuellement marquée par une participation de plus en plus forte d'acteurs dont les compétences sont variées (plusieurs outils) et souvent répartis sur des sites géographiquement éloignés (entreprise étendue). Nos travaux de recherche s'inscrivent exactement dans ce cadre et consistent à proposer et valider des modèles permettant de rehausser sensiblement le niveau d'intégration entre les applications de CAO et de Calcul en vue d'attendre une interopérabilité compatible avec les exigences actuelles.

Se structurant au fil de l'histoire, la gestion de patrimoine immobilier est, aujourd'hui, devenue un enjeu majeur pour toute grande entreprise. Soucieuse de rationaliser leurs possessions immobilières, trop souvent vues comme une source de contraintes et de coûts, nombre d'entreprises ont souhaité instaurer un pilotage performant de la fonction patrimoniale. Piloter, c'est avant tout prendre des décisions quant aux actions à mener dans une optique stratégique. Mais, en matière de patrimoine immobilier, cela est chose complexe. Alors que les décisions peuvent avoir des répercussions graves et durables, toute la chaîne de décision est souvent déficiente : les processus sont peu normalisés, les critères de décision sont peu partagés et souvent opaques, enfin les décisions sont peu formalisées et souvent remises en question. Afin de répondre au besoin de pilotage des gestionnaires de patrimoine, nous partirons d'une idée défendue dans cette thèse : La notion de risque peut être la clef d'un pilotage efficace de la gestion de patrimoine immobilier. Nous basant sur ce postulat, nous avons développé une méthode de pilotage par les risques adaptée au contexte particulier de la gestion d'un parc immobilier. Cette méthode est structurée autour de quelques principes fondateurs : la mise en œuvre d'un cycle itératif reposant sur une logique de simulation, un positionnement entre action et stratégie, un langage commun et partagé entre les différents acteurs, la responsabilisation du décideur par le biais d'une démarche d'arbitrage revalorisée et innovante, et la vision globale du système. Mais, même si cette thèse se veut avant tout méthodologique, nous devons nous confronter aux réalités du terrain. Une application de la méthode, dans le cadre d'un grand gestionnaire de patrimoine français, a permis d'apporter une assise empirique aux concepts ici développés. Les résultats probants de cette expérimentation semblent confirmer l'intérêt de la notion de risque dans le pilotage.

Beaucoup d'études ont montré que l'équation d'advection-dispersion classique ne permet pas de simuler correctement le transport de solutés dans les sols hétérogènes, ni de prendre en considération la spéciation des solutés dans les systèmes géochimiques que constituent les sols. Dans ce travail, un modèle fractionnaire hydrogéochimique a été proposé pour simuler le transport et la spéciation des métaux lourds dans la zone non saturée des sols, que ce soit en régime permanent ou transitoire. Ce modèle a été proposé pour remédier aux limitations du modèle classique d'advection dispersion. En régime permanent, la solution analytique de l'équation fractionnaire d'advection-dispersion a été couplée sous MATLAB au modèle de réactions géochimiques, et ce nouveau modèle a été validé à l'aide de résultats expérimentaux. En régime non permanent, une nouvelle solution numérique de l'équation fractionnaire d'advection-dispersion est proposée, et couplée avec un modèle d'écoulement et un modèle géochimique. Le modèle résultant, programmé sous MATLAB, a été testé en le comparant à des simulations obtenues avec les codes HYDRUS-1D et HP1. Les résultats de validation ont montré que le nouveau modèle fractionnaire reproduit bien le transfert de solutés dans la zone non saturée des sols et qu'il est capable de donner plus de détails sur les espèces chimiques présentes dans le sol, sur leur migration et leur interaction. Le nouveau modèle a été utilisé pour étudier le transfert de zinc dans la région de Kempen (à la frontière entre la Belgique et les Pays Bas). Il s'agit d'un site fortement pollué par les métaux lourds rejetés par les fonderies de zinc existant dans la région. Une étude paramétrique a été conduite pour déterminer la sensibilité du modèle à une variation de ses paramètres hydrologiques ou géochimiques. La conductivité hydraulique du sol (Ks), la teneur en eau à saturation (θs) et la teneur en eau initiale (θini) du sol sont les paramètres les plus influents pour le modèle d'écoulement d'eau. Le modèle fractionnaire de transport de soluté est sensible à la variation de l'ordre fractionnaire de dérivation (α) et à celle du coefficient de dispersion (D). Le pH est le facteur déterminant pour le modèle géochimique, suivi par la concentration en SO42- et en CO32-. L'effet des cations Al3+, Mn2+ et Fe2+ n'est pas significatif.

La première partie de mon thèse s'intéresse aux problèmatiques de la technologie du semi-conducteur traditionnelle. Ensuite dans la deuxième partie je vais m'intérésser aux propriétés des nanocomposants. Ils se distinguent du CMOS classique selon plusieurs critères. Ayant une connaissance globale des architectures, j'ai choisi de développer plus amplement les réseaux de neurones en seconde partie. En effet, des fonctions logiques peuvent être émulées par les réseaux de neurones réalisés à partir des nanotubes de carbones et des mémoires multiniveaux. Pour la dernière partie, la robustesse d'une architecture de réseaux de neurones est évaluée par simulation qui montre la possibilité de construire un circuit robuste grâce à l'apprentissage.

Dans le cadre du présent travail nous nous sommes d'abord intéressés aux causes de la dissipation d'énergie dans les cricuits intégrés ainsi qu'aux métriques associées à la mesure des performances. Ensuite les technologies utilisées ont été présentées; il s'agit des technologies bidimensionnelle et tridimensionnelle SOI 100nm grille en T. La version tridimensionnelle est composée de deux couches de transistors tel que le type P soit au dessus du type N. Des méthodologies de conception ainsi que des bibliothèques de cellules standard ont dû être développées pour ces technologies. Finalement, des architectures pour l'arithmétique combinatoire faible consommation ont été modélisées, évaluées et dessinées avec des technologies citées précédemment. Les opérations abordées sont l'addition, la multiplication et la division.

Le travail effectué dans cette thèse porte sur l'étude et la génération d'opérateurs arithmétiques auto-contrôlables. Cette thèse a été motivée par l'importance que prennent les techniques d'autocontrôle des circuits intégrés pour remédier aux problèmes de fiabilité qui sont majorés par la miniaturisation. Les chemins de données sont des parties logiques essentielles dans les microprocesseurs et les microcontrôleurs. La conception de chemins de données fiables est donc un pas important vers la réalisation de microprocesseurs plus sûrs. Dans un premier temps, nous avons étudié et implémenté des multiplieurs auto-contrôlables basés sur le code résidu. Nous avons montré qu'on peut avoir des multiplieurs sûrs en présence de fautes de type collage logique avec un surcoût très faible, notamment dans le cas des multiplieurs de grandes tailles (de 10 à 15% pour les multiplieurs de taille 32x32). Dans un deuxième temps, nous avons généralisé des solutions auto-contrôlables existantes d'opérateurs arithmétiques basés sur la parité. Les nouvelles versions ont plusieurs bits de parité et permettent d'augmenter sensiblement la couverture de fautes dans le cas des fautes transitoires. <br />Les solutions développées sont toutes intégrées dans un outil informatique.