L émergence des environnements omniprésents pose un nouveau défi aux systèmes informatiques. Les intergiciels asynchrones (Message-Oriented Middleware, MOM) sont reconnus comme étant la solution la plus apte à répondre aux besoins de passage à grande échelle, de flexibilité, et d' hétérogénéité des nouvelles applications distribuées. Mais l'implémentation des intergiciels asynchrones actuels reste souvent figée quels que soient les sites d'exécution et l'application (les applications) l'utilisant et sont peu voire pas configurables. Cette thèse s'intéresse à la configuration et au déploiement des intergiciels asynchrones sur système hétérogène à grande échelle. Elle vise la définition d'un modèle d'intergiciel asynchrone configurable permettant une configuration statique et à l'exécution. Elle a pour objectif d'associer les nombreux travaux dans le domaine de l'asynchrone qui ont mené à la définition des modèles de communication asynchrones et les réflexions menées dans les intergiciels synchrones autour des nouveaux besoins de configuration et d'adaptabilité. La synthèse de tous nos travaux nous a mené à la création de DREAM (Dynamic REflective Asynchronous Middleware), un intergiciel asynchrone adaptable. Les mécanismes de contrôles fournis par Dream ainsi que son architecture permettent de réaliser une configuration en se basant sur les besoins applicatifs et les contraintes imposées par le système. Nous validons notre prototype par l'implémentation d'un service à évènement à base d'agents dans lequel nous utilisons les capacités d'adaptation de DREAM pour ajouter de nouvelles fonctionnalités.

Cet exposé résume les travaux que j'ai effectués depuis 1985, l'année de mon doctorat. Ces travaux se subdivisent en trois principales branches: 1) La chimie des environnements circumstellaires (étoiles évoluées - enveloppes oxygénées ou carbonées - et étoiles jeunes). 2) La dynamique gravitationnelle appliquée aux a) l'évolution dynamique et cosmologique des groupes des galaxies; b) effets de projection dans les groupes et amas; c) nature des groupes compacts; d) fréquence des fusions de galaxies et ségrégation morphologique dans les groupes et amas; e) formation de galaxies. 3) Les grands projets d'observation et en particulier le programme DENIS de cartographie complète du ciel austral en infra-rouge proche.

La recherche se situe dans le cadre de l'étude des usages d'un environnement logiciel géométrique et algébrique dédié aux fonctions au lycée. Nous nous intéressons plus particulièrement au côté " élèves ", avec une étude des situations utilisant le logiciel Casyopée et de leurs effets sur l'apprentissage des fonctions. La problématique aborde des questions relatives aux usages des TICE dans l'enseignement et l'apprentissage des mathématiques, et considère l'enseignement des fonctions sous ses aspects épistémologique, cognitif et didactique. Le cadre théorique est construit à partir notamment d'une typologie d'activités sur les fonctions, de l'approche instrumentale de Rabardel et d'une théorie des représentations sémiotiques. Nous proposons une approche des fonctions via la modélisation fonctionnelle des dépendances géométriques. Les résultats indiquent un développement conjoint de connaissances mathématiques sur les fonctions et de connaissances sur Casyopée pendant la genèse instrumentale, et montrent comment une utilisation régulière de l'artefact permet aux élèves d'articuler ces deux types de connaissances. L'étude éclaire les apports de la typologie d'activités pour l'enseignement et l'apprentissage des fonctions en environnements numériques d'apprentissage. Nous considérons également comment les activités des élèves dans les différents registres de Casyopée peuvent faire émerger un co-développement des conceptions " processus " et " objet " et favoriser donc une compréhension flexible des fonctions.

La réalité virtuelle permet à des utilisateurs de manipuler des objets virtuels depuis un même lieu ou des sites géographiques distants. Toutefois, un objet virtuel ne peut souvent être manipulé que par une seule personne à la fois. Dans cette thèse, nous définissons un protocole d'interaction décrivant le dialogue entre des outils d'interaction et des objets interactifs. Ce protocole basé messages gère les interactions locales ou distantes sur des objets interactifs en mono et multi-utilisateurs. Il inclut également une gestion des permissions pour les accès des outils d'interaction. Par ailleurs, le développement de ce protocole a permis de définir ce que sont des outils d'interaction et des objets interactifs. Cette caractérisation a donné lieu à une implémentation reposant sur un ensemble de composants logiciels réutilisables qui permettent notamment à un outil d'interaction de modifier la méthode de sélection et de modification d'objets interactifs, et à un objet interactif de modifier son comportement lorsqu'il est manipulé. De plus, cette caractérisation a permis de proposer des extensions du format COLLADA afin d'y incorporer une gestion d'interactions collaboratives. Une nouvelle technique d'interaction multi-utilisateurs est proposée. Elle déduit des mouvements selon 6 degrés de liberté à partir des positions (sans les orientations) de 3 mains virtuelles. Cette technique permet donc à deux ou trois utilisateurs de manipuler ensemble un objet virtuel. La possibilité d'un positionnement précis des mains virtuelles d'un utilisateur lui permet de mieux imiter la réalité. En effet, selon les positionnements des mains, le ressenti de l'utilisateur lors de la manipulation d'un objet, en particulier des objets encombrants, peut varier. Cette technique cherche donc à obtenir des placements des mains et des gestes réalistes chez l'utilisateur. Son implémentation a été réalisée au dessus du protocole d'interaction. Un nouveau concept d'interface tangible reconfigurable pour des interactions en mono ou multi-utilisateurs est également proposée. Cette interface constitue une solution pour la manipulation d'objets virtuels 3D en approximant leur forme. En effet, l'interface tangible reconfigurable, nommée RTD, propose un maillage physique reconfigurable constitué de points de manipulation à placer sur un objet virtuel, tels des points d'accroche. Ce maillage de points esquisse ainsi l'objet à manipuler. Deux sortes de RTD sont illustrées dans cette thèse. Une première sorte est de forme triangulaire. Elle est nommée RTD-3 et comporte donc trois points de manipulation. Les expérimentations effectuées montrent une nette préférence des utilisateurs envers l'usage de cette technique plutôt que celui des techniques classiques de la réalité virtuelle telles que la moyenne de mouvements et la séparation des degrés de liberté selon les utilisateurs. Une deuxième sorte de RTD comporte quatre points de manipulation et se trouve sous deux versions. Le RTD-4 plan place ses quatre points sur un plan et permet d'obtenir un quadrilatère. Le RTD-4 non-plan dispose en ses quatre points de manipulation d'articulations permettant d'obtenir un tétraèdre. Une forme 3D pour le RTD devrait conduire à une meilleure correspondance entre la forme du RTD et la forme de l'objet virtuel à manipuler.

On appelle composition le mécanisme permettant la réalisation d'applications logicielles par intégration de services. Les applications à service exigeant souvent des propriétés telles que la sélection dynamique ou non déterministe des services, le concept d'application doit être défini différemment, et le processus de composition est très difficile à réaliser manuellement. Le processus de composition devrait être automatisé par des outils et des environnements logiciels. Ces outils devraient permettre d'une part la construction d'applications flexibles et d'autre part garantir la cohérence et la complétude de la composition. Cette thèse s'intéresse à la construction d'applications depuis leur conception jusqu'à leur exécution. Dans cette thèse, nous proposons une approche de composition de services et un prototype nommé SELECTA permettant de répondre aux besoins et aux défis de la composition de services, tels que l'augmentation du niveau d'abstraction de la spécification de la composition, la construction incrémentale de composites, la gestion de la cohérence et de la complétude de composites, la définition de langages de contraintes de services ou d'algorithmes de sélection de services.

Les environnements virtuels collaboratifs sont des espaces 3D permettant à plusieurs utilisateurs de travailler ensemble pour réaliser une tâche commune. Pour concevoir de tels environnements, qui supportent les interactions homme-homme, il est important d'étudier comment les hommes développent un référentiel commun pour collaborer. Notre travail a consisté à explorer la notion de référentiel commun sur laquelle s'appuie toute activité collaborative. Cette notion favorise la compréhension mutuelle des tâches communes entre partenaires à travers un échange permanent d'informations, explicites et implicites. L'objectif de ce travail a donc été de faciliter et d'enrichir l'activité d'élaboration du référentiel commun dans les environnements virtuels collaboratifs en tirant parti des caractéristiques de ces derniers. En effet, la conception des éléments liés au référentiel commun (mode de communication, construction de l'environnement et interactions) est primordiale pour assurer le fonctionnement collaboratif de l'activité. Deux études expérimentales ont été réalisées autour de deux situations concrètes. La première étude montre que l'ajout d'indices visuels permet d'améliorer l'élaboration du référentiel commun dans le cadre d'une tâche de manipulation d'objets. La deuxième étude montre que la communication haptique permet d'améliorer la construction du référentiel commun autour d'une tâche d'apprentissage d'un geste technique. Ces résultats contribuent à donner des recommandations pour la conception d'environnement virtuel qui supportent la collaboration. Ceci est une première étape dans la définition d'une méthodologie de conception pour ce type de systèmes.

La méthode de radiosité, méthode de simulation globale de l'éclairage, est très utilisée pour la visualisation de scènes d'intérieur statiques. Malgré les différentes améliorations apportées jusqu'à présent, son coût reste conditionné par le calcul des facteurs de forme qui modélisent l'interaction lumineuse entre deux surfaces. Ce calcul constitue l'étape la plus coûteuse de la méthode de radiosité, compte tenu des calculs de visibilité qu'il implique. D'autre part, il semble primordial d'utiliser un maillage qui suive les discontinuités (c'est à dire les limites d'ombre et de pénombre), pour obtenir une solution de radiosité de bonne qualité. Or cette méthode est très coûteuse car elle nécessite de nombreux calculs géométriques. De plus les méthodes proposées jusqu'à présent pour des environnements dits dynamiques (environnements où la géométrie, les propriétés des matériaux, etc., peuvent changer) effectuent toujours trop de recalculs. Le problème reste d'arriver à identifier précisément et efficacement quels facteurs de forme doivent vraiment être recalculés. Nous avons considéré le cas 2D qui permet une meilleure compréhension et une analyse plus approfondie, ne serait-ce que grâce à l'existence de solutions analytiques. Nous nous sommes intéressés au complexe de visibilité (introduit récemment en géométrie algorithmique) qui code les relations de visibilité entre les objets dans le plan. Nous présentons dans cette thèse son utilisation dans le cadre de la radiosité, pour les environnements statiques, puis pour les environnements dynamiques. Nous montrons que le complexe permet d'effectuer le calcul des facteurs de forme de manière efficace et analytique, et de construire le maillage de discontinuité de façon simple. De plus, seuls les facteurs de forme entre deux éléments mutuellement visibles de la scène sont calculés. Enfin, dans le cas dynamique, le complexe permet d'identifier et de mettre à jour uniquement les facteurs de forme strictement nécessaires lorsqu'un objet se déplace.

This work aims at providing some cues in order to address the essential requirements about the design of 3D Collaborative Virtual Environments (CVE). We have identified six essential topics that must be addressed when designing a CVE. For each of them, we present a state of the art about the solutions that can address this topic, then we show our own contributions: how we improve existing solutions and what are our new propositions. 1 - Choosing a model for the distribution of a CVE We need a distribution model to distribute as efficiently as possible the content of a CVE among all the nodes involved in its execution, including the machines of the distant users. Our proposition is to allow CVE designers to mix in a same CVE the three main distribution models usually encountered: centralized on a server, totally replicated on each site, or distributed according to a hybrid distribution model. 2 - Choosing a model for the synchronization of these nodes To maintain consistency between all the nodes involved in the execution of a CVE, we must choose between a strong synchronization or a relaxed one, or an in-between solution. Our proposition is to manage some temporary relaxation of the synchronization due to network breakdowns, with several synchronization groups of users, making them aware of these network breakdowns, and to allow some shared objects to migrate from one site to another. 3 - Adapting the Virtual Environment to various hardware systems VR applications must be adapted to the software and to the hardware input and output devices that are available at run-time, in order to be able to deploy a CVE onto di fferent kinds of hardware and software. Our solution is the PAC-C3D software architectural model which is able to deal with the three main distribution modes encountered in CVE. 4 - Designing interaction and collaboration in the VE Expressing the interactive and collaborative capabilities of the content of a CVE goes one step beyond geometric modeling, by adding interactive and collaborative features to virtual objects. We propose a unified model of dialog between interactive objects and interaction tools, with an extension to Collada in order to describe interactive and collaborative properties of these interactive objects and interaction tools. 5 - Choosing the best metaphors for collaborative interactions Most of the time single-user interaction tools and metaphors are not adapted to off er effi cient collaboration between users of a CVE. We adapt some of these tools and metaphors to collaborative interactions, and we propose new really collaborative metaphors to enhance real multi-user collaborative interactions, with dedicated collaborative feedback. 6 - Embedding the users' physical workspaces within the CVE Taking into account users' physical workspaces makes it possible to adapt a CVE to the hardware input and output devices of the users, and to make them aware of their physical limitations and of those of the other users, for better interaction and collaboration. We propose the Immersive Interactive Virtual Cabin (IIVC) concept to embed such 3D representations in CVE.

Les Jeux Massivement Multi-Joueurs sont des applications distribuées sur Internet dans lesquels on retrouve des problématiques de persistance, de sécurité, de temps-réel, de passage à l'échelle, et d'utilisation critique des ressources des machines et du réseau.<br />Nous proposons un cadre pour la réalisation de telles applications afin de favoriser la réalisation de game-play innovants en permettant une mise au point très fine des interactions.<br />Nous décrivons les techniques actuelles et démontrons comment chaque solution pour la réalisation d'une interaction donnée est fortement liée à la description fonctionnelle de cette interaction dans le cadre du game-play considéré.<br />Notre proposition consiste en un outil de prototypage basé sur un framework doté d'une sémantique simple pour faciliter le développement, mais permettant de gérer très finement les ressources bas-niveau afin de ne pas manquer de généricité. L'outil est destiné à être utilisé dans un cadre réaliste de méthodologie de développement basée sur le raffinement successif de prototypes permettant de valider au plus tôt les choix techniques.<br />Nous présentons le framework que nous avons développé, qui définit un modèle très fin de réplication des données représentant le monde virtuel le long de l'application distribuée. La sémantique utilisée repose sur un modèle d'exécution coopératif et reproductible, dont nous donnons la formalisation des principaux traits sous une forme opérationnelle. Nous décrivons l'organisation du code produit, ainsi que la manière dont le framework s'inscrit dans notre proposition finale et détaillons un exemple complet pour illustrer son utilisation.

L'agroécologie a des attentes fortes en termes de recherche sur les concepts et sur les méthodes de sélection et de gestion de la diversité. En effet, la prise en compte de la diversité des environnements et des pratiques spécifiques à chaque système agroécologique appelle des approches plus décentralisées, c'est à dire une meilleure prise en compte des interactions génotype × environnement, et associant les savoirs empiriques des praticiens aux connaissances scientifiques.L'objectif de cette thèse est de développer une méthodologie de la sélection participative pour le blé tendre, basée sur la décentralisation et la co-construction entre paysans, associations du Réseau Semences Paysannes et chercheurs de l'équipe DEAP de l'INRA du Moulon. Cette approche vise à créer des variétés-populations adaptées aux environnements et aux pratiques des paysans, à développer des méthodes et des outils opérationnels pour la gestion et la sélection de la biodiversité cultivée à la ferme et à renforcer l'apprentissage et l'autonomie des paysans en matière de sélection.Ce travail a contribué à atteindre ces objectifs, notamment les deux derniers, en se basant sur une approche interdisciplinaire dans les champs de la statistique, génétique quantitative, génétique des populations, bio-informatique et sociologie.Les objectifs ont été en partie atteints avec la création de méthodes et d'outils : fiches de suivi de la culture, base de données permettant de gérer les relations entre lots de semences dans un large réseau d'acteurs, dispositifs expérimentaux à la ferme et méthodes statistiques permettant de prendre en compte le déséquilibre des essais à la ferme, en profitant du large réseau d'expérimentation, afin de réaliser des comparaisons de moyennes dans les fermes et d'analyser les interactions génotype × environnement dans le réseau de fermes, programme informatique qui permet de créer un dossier avec des résultats personnalisés pour chaque paysan, livret technique sur la sélection participative.Une analyse moléculaire et phénotypique montre que le programme de sélection participative s'insère dans la gestion in-situ des ressources génétiques par la création de nouvelles variétés-populations et par leur gestion dans un large réseau de fermes regroupant une grande diversité d'environnements et de pratiques.Les paysans ont renforcé leur apprentissage et leur autonomie. Ils étaient acteurs du programme et leurs pratiques ont évolué avec, par exemple, un nombre croissant de populations évaluées sur le réseau, de sélections et d'échanges de semences entre paysans au fur et à mesure que le projet avançait.Deux innovations émergent de ce projet : organisationnelle et génétique. L'innovation organisationnelle correspond au mode de fonctionnement du projet, basé sur la décentralisation de la sélection directement dans les fermes et la co-construction entre les acteurs et leur mise en réseau. Les innovations génétiques découlent de ce mode d'organisation : une large diversité génétique et phénotypique a été créée, est maintenue et évaluée dans les fermes et de nouvelles variétés populations, issues du programme, sont utilisées par des paysans dans leurs fermes.La méthodologie que nous avons développée est évolutive, flexible et adaptable. Elle place les paysans au coeur de la sélection et de la gestion des ressources génétiques. Ce projet participe à la transition vers un nouveau système semencier adapté à l'agroécologie