Cette thèse en informatique se situe dans le domaine des Environnements Informatiques pour l'Apprentissage Humain (EIAH). Dans ce cadre, nous avons abordé la question de la personnalisation de l'apprentissage. Nos travaux de recherche consistaient à identifier un processus qui permette à la fois de personnaliser des séances de travail sur papier et des séances de travail sur des logiciels pédagogiques. Nous souhaitions que ce processus permette de prendre en compte les spécificités de chaque apprenant en s'appuyant sur son profil, mais qu'il prenne également en compte les buts et les habitudes pédagogiques des enseignants. Enfin, nous souhaitions que ce processus soit implémentable dans un système externe aux logiciels à personnaliser. Notre problématique s'est donc décomposée en trois points : comment exploiter les profils d'apprenants pour prendre en compte les individualités des apprenants ? Comment adapter une activité pour prendre en compte les besoins et habitudes pédagogiques d'un enseignant ? Et enfin, comment attribuer une activité à un apprenant ? Pour répondre au premier point, nous avons proposé le modèle cPMDL. Ce complément du langage de modélisation des profils PMDL permet de contraindre les profils des apprenants afin de sélectionner ceux ayant les caractéristiques requises par les contraintes. cPMDL nous permet donc d'exploiter les informations contenues dans les profils au sein du processus de personnalisation. Pour répondre au deuxième point, nous avons proposé l'approche GEPPETO. Cette approche s'appuie sur des modèles et des processus génériques permettant d'adapter les activités en fonction des intentions pédagogiques des enseignants grâce à la définition de contraintes sur les activités. Nous avons décliné cette approche pour permettre l'adaptation des activités papier (GEPPETOP), ainsi que pour l'adaptation des activités logicielles et de la configuration des environnements qui les supportent (GEPPETOS). Pour répondre au troisième point, nous avons proposé le modèle PERSUA2 qui permet de lier les contraintes sur profils de cPMDL aux contraintes sur activités de GEPPETO. Ces liens, nommés règles d'affectation, sont ensuite hiérarchisés selon leur degré de priorité pour former une stratégie pédagogique qui sera associée { un ou plusieurs contextes d'utilisation. Nous avons mis en oeuvre ces différentes contributions théoriques dans Adapte, un module de l'environnement informatique du projet PERLEA. Le rôle de cet environnement est d'assister l'enseignant dans la gestion de profils créés par l'enseignant lui-même ou issus de logiciels pédagogiques. Adapte est l'une des exploitations possibles des profils : le module réalisé permet de fournir à chaque apprenant des activités adaptées à son profil tout en respectant les choix pédagogiques de son enseignant. Ces activités peuvent être des activités papier proposées par le système ou des activités logicielles personnalisées par Adapte, mais effectuées dans un autre EIAH. Ce module, pleinement opérationnel, a montré la faisabilité technique de nos contributions théoriques et nous a permis de conduire des mises à l'essai auprès d'enseignants

Ce travail de thèse traite les domaines du rayonnement d'antennes basses fréquences et de la propagation du champ électromagnétique, en présence du sol et d'environnement réalistes. Des éléments qui diffèrent du cas canonique du sol plan homogène et infini sont considérés par le mot "réalistes". Les méthodes numériques classiques pour l'électromagnétisme, en particulier pour la modélisation du rayonnement d'antennes, sont plutôt adaptées à des fréquences au-delà des hautes fréquences et au rayonnement en espace libre. Deux axes de recherche ont été définis comme suit: les effets d'environnements situés en zone proche sur le rayonnement d'antennes filaires basses fréquences et l'étude de systèmes éloignés de la source par la création d'une méthode hybride. En ce qui concerne le rayonnement en zone proche, une méthode des différences finies dans le domaine temporel est utilisée. Celle-ci est lourde d'un point de vue des temps de calculs et de l'occupation de la mémoire, cependant elle est effective du fait du maillage volumique de la scène. Dans le cas de la propagation lointaine, la solution parfaite du rayonnement d'un dipôle infinitésimal électrique vertical au-dessus d'un sol plan homogène infini a été traitée par la création d'un algorithme adaptatif d'intégration numérique. Ce dernier permet d'obtenir les valeurs du champ électromagnétique dans tout l'espace avec une précision numérique contrôlée. Une technique originale d'hybridation a été réalisée entre l'algorithme d'intégration et la méthode des différences finies pour rendre compte efficacement des effets d'éléments lointains sur la propagation du champ. / This work is about the radiation of low frequency antennas and the propagation of the electromagnetic field, in the presence of soil and realistic environments. Elements that differ from the canonical case of homogeneous infinite and planar ground are considered by the word realistic. Conventional numerical methods for electromagnetism, in particular for modeling the radiation of antennas are rather suitable for frequencies beyond the high frequencies and in free space. Two research areas were defined as follows : the effects of environments located near the low frequency wire antennas and the study of systems far from the source through the creation of a hybrid method. Regarding the near-field radiation, a method of finite-difference in the time-domain is used. It needs a large computer memory size and long solution times, however it is effective because the entire scene is included in a volumetric mesh. In the case of field propagation, the radiation of a vertical electric current element above a homogeneous flat ground has been computed with the creation of an adaptive algorithm for numerical inte- gration. This allows to obtain the values of the electromagnetic field in the whole space with controlled numerical accuracy. An original technique of hybridization was performed between the integration algorithm and the method of finite differences to effectively observ the effects of distant elements on the field propagation.

L’objectif de cette thèse était de concevoir, fabriquer, et tester des transducteurs ultrasonores multi – éléments pour des applications en environnements sévères. Dans ce contexte, des techniques de caractérisation des matériaux ont été développées afin d’adapter la conception des transducteurs en fonction des contraintes de l’environnement, et plus particulièrement la température. Deux types de conceptions ont été étudiées selon les applications visées : La première application consistait à développer un transducteur ultrasonore permettant de réaliser des contrôles non destructifs dans des réacteurs de génération IV (refroidi au sodium liquide) lors d’un arrêt de tranche. Dans ce cas, l’environnement sévère était caractérisé par une température de 200 °C, et la présence de sodium liquide. Des radiations pouvaient également être présentes. Pour cette application, un transducteur (nommé LiNa) sous la forme d’un projecteur ultrasonore linéaire de 20 éléments, fonctionnant à 2.5MHz a été fabriquée, puis testé en eau et en sodium liquide. La seconde application consistait à développer un transducteur ultrasonore permettant de réaliser des contrôles non destructifs en contact de pièces massives en cours de soudage. Une pièce massive est par exemple une cuve de réacteur nucléaire. Ce transducteur permet de détecter des défauts dans une soudure très rapidement après sa réalisation, et ainsi corriger directement cette dernière, sans attendre que les pièces soient refroidies. Pourcette application, un transducteur (nommé MaCo) sous forme de matrice 8 × 8 éléments, fonctionnant à 5MHz a été développé, et caractérisé de la température ambiante, jusqu’à 240 °C. Avec ce capteur, Avec ce capteur, des échos en ondes transversales ont été obtenus jusqu’à la température limite, sans refroidissement. / The goal of this thesis was to design, fabricate and test phased arrays ultrasonic transducers for harshenvironment applications. In this context, characterization methods were developed in order to adapt transducerdesign to the environment. We designed two types of ultrasonic phased array transducers according to theconsidered application:The first application aimed at developping an ultrasonic transducer for non destructive testing in IVth generationnuclear reactors (cooled with liquid sodium) during reactor outages. In this case, the harsh environment wascharacterized by a temperature of 200 °C, and the presence of liquid sodium. Radiations could also be present.For this application, a 20 elements 2.5MHz immersion linear projector (called LiNa) was fabricated then testedunder water and under liquid sodium.The second application aimed at developping an ultrasonic transducer in order to realize non destructive testingin contact with massive pieces during welding. A massive piece for example is a tank for nuclear plant reactor.The transducer will permit to quickly detect defects in a weld after its realization, and then correct it directlyif necessary, without waiting for the pieces to cool down at ambient temperatures. For this application,a 64elements 5MHz matrix transducer (named MaCo) were developed and tested from ambient to 240 °C. Thetransducer worked up to the limit temperature without any cooling system, and some typical defects weredetected.

Ce travail de doctorat a pour objectif de comprendre les mécanismes et les réponses régionales de la variabilité climatique Holocène en ciblant plus spécifiquement la Rade de Brest et la Baie de Douarnenez. Dans les environnements côtiers, la vulnérabilité des sociétés humaines face aux aléas climatiques est particulièrement élevée et les pressions anthropiques s’exerçant sur les écosystèmes sont de plus en plus fortes. Ainsi, il s’agit de discuter la part respective des forçages naturels de ceux liés aux activités humaines dans les différents signaux paléoenvironnementaux holocènes reconstruits. Pour cela, plusieurs séquences sédimentaires nous ont permis de renseigner différentes périodes au cours des 10 000 dernières années. Des études multiproxies principalement basées sur des analyses palynologiques (pollen et kystes de dinoflagellés) ont été conduites permettant de discuter en parallèle des signaux continentaux et marins. Les études polliniques permettent de caractériser l’évolution des paysages terrestres tandis que les dinokystes, dénombrés à partir des mêmes lames palynologiques que les grains de pollen et spores, permettent de discuter les conditions paléohydrologiques de surface. De plus, dans le but d’affiner la compréhension de l’enregistrement des palynomorphes dans les sédiments marins de la Rade de Brest, des échantillons de surface délivrant un message palynologique actuel ont été analysés en préambule de l’étude paléoenvironnementale Holocène. Cette thèse a mis en évidence la robustesse des études palynologiques pour l’étude des variations paléoenvironnementales à l’échelle régionale en milieu côtier, et a démontré la pertinence de l’outil pour mettre en évidence l’imbrication des influences humaines et naturelles. Ce travail apporte ainsi une contribution régionale à l’étude de la variabilité environnementale Holocène en Bretagne, fournissant des enregistrements palynologiques haute résolution sur les derniers 150 ans (résolution de 1 à 4 ans) ainsi que sur les derniers milliers d’années caractérisés par l’influence grandissante des sociétés humaines en lien avec l’accroissement de la déforestation et des pratiques agro-pastorales sur les bassins versants (résolution moyenne de 30 ans). / This PhD study aims at understanding mechanisms and regional responses of the Holocene climatic variability, targeting the Bay of Brest and the Bay of Douarnenez. In coastal environments, the vulnerability of human societies to climate hazards is particularly high and anthropogenic pressures on ecosystems are increasing. In this context, the respective part of natural forcings from those related to human activities can be discussed thanks to paleoenvironmental Holocene reconstructions carried out on sediment archives.Several sedimentary sequences allowed us to focus on different key periods across the last 10,000 years BP.Multiproxy studies mainly based on palynological analyzes (pollen and dinoflagellate cysts) allowed discussing continental and marine signals in parallel, and thus to better understand forcing mechanisms.Pollen studies are used to characterize terrestrial landscape evolutions while dinocysts, counted from the same palynological slides as pollen grains and spores, make it possible to discuss surface palaeohydrological conditions. In addition, in order to complete the understanding of our Holocene palynomorph records conducted on Bay of Brest marine sediments, Bay of Brest surface sediments were investigated so as to deliver a current palynological message.This work has demonstrated the robustness of palynological studies conducted at a regional scale and in a macro-estuarian environment, and also the relevance of our tools to highlight the intertwining of human and natural influences. This work therefore represents a regional contribution to the study of Holocene environmental variability in Brittany, providing high resolution palynological records over the last 150 years (resolution of 1 to 4 years) as well as over the last 9,500 years BP (averaged resolution of 30 years) characterized by the growing influence of human societies in relation to increased deforestation and agropastoral practices on watersheds.

En milieu marin, les communautés bactériennes hétérotrophes sont exposées à un mélange hétérogène de composés organiques dissous présentant différents degrés de labilité, qui peuvent contrôler à la fois leurs activités et leur composition. Dans le cadre de cette thèse, nous avons étudié la réponse de communautés bactériennes présentes dans des environnements côtiers contrastés à l’ajout simple ou combiné de différentes sources naturelles de matière organique dissoute (MOD), préalablement photo oxydée ou non et présentant différentes bio réactivités. Dans un premier temps, nous avons étudié l’impact d’ajout de MOD labile provenant de méduses sur l’activité et la diversité bactériennes d’une communauté d’une lagune côtière méditerranéenne. Nous avons observé que la résilience des communautés bactériennes suite à cet ajout était plus importante pour les fonctions métaboliques que pour la diversité. Ceci suggère que les efflorescences de méduses peuvent entrainer des changements durables de la structure des communautés bactériennes en environnement côtier. Dans un deuxième temps, nous nous sommes intéressés à la possibilité d’un priming effect (accélération de la dégradation bactérienne de la MOD réfractaire en présence de MOD labile) en milieu côtier. Des expériences d’ajout simple ou combiné de MOD labile et récalcitrante ont été réalisées sur des communautés bactériennes de Mer Méditerranée et d’un fjord de Patagonie chilienne. Dans les deux cas, nous avons observé des changements plus importants de la composition communautaire bactérienne suite à un ajout combiné. Cependant, nous n’avons pas observé une plus forte consommation de MOD récalcitrante suite à l’ajout de composés labiles, ce qui suggère que le priming effect n’a pas eu lieu au cours de nos expériences. Enfin, nous avons étudié l’impact de la photodégradation de différentes sources de MOD (i.e. MOD récalcitrante de rivière, MOD labile provenant de phytoplancton) sur l’activité et la diversité de communautés bactériennes côtières. Nous avons observé que la photodégradation de la MOD issue d’une culture de phytoplancton entrainait à la fois une croissance bactérienne plus faible et une modification de la diversité bactérienne en faveur des Alphaprotéobactéries. / Heterotrophic bacterial communities in marine environment are exposed to a heterogeneous mixture of dissolved organic compounds with different bioavailability that may control both their activities and their composition. In the frame of this thesis, we studied the response of different coastal bacterial communities to the single or combined addition of various natural dissolved organic matter (DOM) photo-oxidized or not, presenting different bioavailability characteristics. Firstly, we studied the effects of the addition of highly bioreactive DOM derived from jellyfish on bacterial activities and community structure in a Mediterranean coastal lagoon. We observed that resilience of the bacterial community after the addition of DOM from the jellyfish was higher for metabolic functions than diversity, suggesting that jellyfish blooms can induce durable changes in the bacterial community structure in coastal lagoons. Secondly, we investigated the occurrence of priming effect (increase in microbial degradation of refractory DOM upon the addition of labile DOM) on coastal marine environments. Experiments with single or combined additions of recalcitrant and labile DOM sources were performed with a Mediterranean and a Patagonian fjord bacterial communities. In both cases we observed a greater effect of combined addition on bacterial community composition. However we did not observe an increase in recalcitrant DOM degradation of recalcitrant DOM following the addition of labile compounds, suggesting that priming effect did not occur during our experiments. Finally, we studied the impact of contrasted DOM (i.e. recalcitrant riverine DOM, labile phytoplankton-derived DOM) photodegradation on coastal bacterial communities activity and composition. We observed that photodegradation of phytoplankton-derived DOM led to a lower bacterial growth and changes in bacterial community diversity, in favour of Alphaproteobacteria.

Les environnements montagneux sont un lieu privilégié d'échange d'eau et d'énergie. Les rivières de montagne alimentent en eau 40% de la population mondiale et sont sujettes à une pression démographique et climatique important. Dans ce contexte, la compréhension des processus météorologiques, hydrologiques et hydrogéologiques est fondamentale pour la gestion globale de la ressource en eau. L'étude, présentée dans ce manuscrit de thèse, se positionne au sein des environnements montagneux où l'hydrologie est influencée par le couvert neigeux saisonnier et par les glaciers, et propose une approche de modélisation interdisciplinaire afin d'améliorer la compréhension des processus en jeu.Aujourd'hui, si les modèles sont capables de simuler le débit sur les rivières de montagnes jaugées sous influence nivale et glaciaire, un certain nombre d'incertitudes persistent quant à l'utilisation de tels modèles hors de leur conditions de validation (en réponse à un climat différent ou sur un domaine non-jaugé). La principale source d'incertitude est liée au manque de connaissance des précipitations en montagne, dont la mesure est rare et incertaine. C'est pourtant la principale composante du bilan hydrologique. A cet égard, nous proposons d'exploiter l'information fournie par la géométrie du couvert neigeux et des glaciers, en tant que “pluviomètres géants” à l'échelle de ces réservoirs, dans un modèle hydrologique à réservoirs conceptuels reposant sur la notion de bassin versant.L'information, hydrologique, nivale et glaciaire est évaluée dans un cadre de calibration multi-objectifs. Les résultats montrent que, dans cette configuration, la validation conjointe du modèle hydrologique par le débit journalier, le bilan de masse glaciaire annuel et la hauteur de neige locale journalier permet de réduire fortement l'incertitude sur le forçage météorologique journalier et d'améliorer la robustesse du modèle. Ce résultat préliminaire nous a permis de reconstruire, en conséquence, le bilan de masse local annuel à l'échelle des glaciers.Par ailleurs, la représentation des glaciers au sein d'un modèle hydrologique pose un certain nombre de défis, surtout dans la perspective de simuler les processus hydrologiques à l'échelle pluri-annuelle. En particulier, la prise en compte de l'évolution de la géométrie des glaciers au sein d'un modèle hydrologique est balbutiante. A cet égard, nous proposons, dans cette étude, des axes d'amélioration de la représentation des glaciers au sein d'un modèle hydrologique par un angle d'investigation géomorphologique. Cette approche a permis d'élaborer un modèle probabiliste permettant de décrire les surfaces englacées au sein d'un bassin versant selon une courbe de niveau. / Mountainous environments are a privileged place of water and energy exchange. Mountainous rivers feed about 40% of the world population and are subjected to climate change and a growing demography. In this context, the comprehension of meteorological, hydrological and hydrogeological processes is essential for a better overall management of water resource. This PhD study is focused squarely on the mountainous environments where hydrology is influenced by snow cover and glaciers, and introduces a multidisciplinary modeling approach in order to improve our comprehension of the process involved.Today, hydrological models are able to simulate gauged mountainous river streamflows under the influence of snow and glaciers but some uncertainties remain when applying such models out of their calibration phase (for instance in response to a different climate or on a ungauged basin). The main uncertainty source is the lack of knowledge of mountainous precipitations, whose measure is sparse and uncertain. It remains the principal component of the hydrological budget though. In this study, we suggest using the meteorological information provided by snow cover and glaciers as “giant pluviometers” to their reservoir scales, with a conceptual reservoir model associated with the concept of watershed.The information provided by hydrology processes, snow and glaciers is assessed in a multi-objective calibration phase. Results show that, in this configuration, the joint validation of the hydrological model by daily streamflow, annual mass balance and daily local snow depth reduces significantly the uncertainty on the meteorological forcing and improves the model robustness. This preliminary result has motivated, consequently, the local annual mass balance of the glaciers.Also, the representation of glaciers in a hydrological model raises a certain amount of issues, especially in the perspective of simulation long-term hydrological processes. In particular, the consideration of the evolution of the glacier geometry is at an early stage. To this end, we propose, in this study, ways of improvements for the representation of glaciers from a geomorphological perspective. This approach allowed us to build a probabilistic model able to describe the glaciated surfaces within a watershed according to a given topographic contour line.

Les sédiments marins des sites de forage U1460 et U1461 recueillis pendant l’expédition IODP 356 constituent l’un des rares enregistrements au niveau du plateau australien Nord-Ouest. Ils fournissent des informations sur l’intensité de l’aridité en Australie pendant les principaux cycles glaciaires-interglaciaires du Quaternaire, en raison de leur proximité avec le continent. Outre la reconstitution du climat continental, ces sériés sédimentaires permettent de reconstruire le fonctionnement des courants océaniques passés au large de la côte Ouest australienne.Sur le site U1461, la chronostratigraphie a permis d’identifier deux glaciations majeures du Pléistocène (MIS 2 et MIS 12). Les assemblages de la microfaune benthique (principalement les foraminifères benthiques, les coraux et les bryozoaires) ont été analysés afin de reconstruire les paléo-environnements et les paléo-profondeurs du milieu sédimentaire. Malgré la présence d’un hiatus dans l’enregistrement (incluant une partie du MIS 2 et l’ensemble du MIS 3-MIS 7), l’excellente conservation du contenu de la microfaune benthique suggère que les sédiments préservés peuvent être considérés comme in situ.Sur ce même site, les isotopes du Nd et du Sr ainsi que d’autres traceurs (à citer) déterminés dans les sédiments indiquent d’une part que les apports fluviaux ont probablement été réduits en raison de l'aridité accrue au cours du MIS 12, et d’autre part que la source des sédiments (principalement transportés par voie atmosphérique) pourrait se trouver au centre (Lake Eyre) ou à l’Est du continent (Murray-Darling Basin) australien. Le MIS 2 s’avère être l’une des périodes les plus sèches enregistrées en Australie avec des sources de poussière mixtes provenant de l’Est et de l’Ouest du continent. Des conditions plus humides pouvant correspondre au maximum de la Mousson d’été Indo-Australienne ont suivi après le maximum glaciaire.Sur le site U1460, une étude approfondie des assemblages de la méiofaune benthique et de l'abondance d’une espèce de foraminifère planctonique (Globorotalia mernardii ) donne de bons indices prouvant un changement majeur et soudain de la circulation océanique au cours de l'événement de Bruhnes Moyen (Mid-Bruhnes Event, MIS 11). L'une des hypothèses privilégiées pour ce changement pendant cette période serait liée à la mise en place du courant de Leeuwin moderne. / IODP Expedition 356 Site U1461 and Site U1460 represents ones of the few records in the NW sector of the Australian shelf that provides information about aridity fluctuations in Australia during major glacial cycles of the Quaternary because of their proximity to the continent. At the same time, they are also providing information about former ocean currents around Australia.For the Site U1461 a combination of chronostratigraphic indicators revealed the (partial) preservation of two major glaciations (MIS 2 and MIS 12) in the sedimentary record. The faunal content (mainly benthic foraminifera, corals and bryozoans) was analyzed for estimating paleo-environments and depths in order to determine if these sediments have been remobilized by reworking processes. Despite the occurrence of a depositional hiatus (that includes part of the MIS 2 and the whole MIS 3-MIS 7 time interval), the excellent preservation of faunal content suggests that the preserved sediment can be considered in situ.The geochemical composition of the sediments (Nd and Sr radiogenic isotopes and major elements) measured in the U1461 indicates, riverine input was likely reduced because of enhanced aridity during the MIS 12, and the sediment provenance (mainly atmospheric dust) might come from the Central (Lake Eyre) or the eastern (Murray Darling Basin) parts of the continent. MIS 2 is confirmed to be one of the driest periods recorded in Australia with mixed dust sources from the eastern and western parts of the continent. More humid conditions followed the glacial maximum that might correspond to the peak of the Indian-Australian Summer Monsoon.For the Site U1460 a thorough study of the benthic meiofauna assemblages and of the abundance of G. mernardii give some strong evidences of a major and suddenly change in the oceanographic circulation during the Mid-Bruhnes –Event (MIS 11). One of the preferred hypothesis for this change is related to the set-up of the modern Leeuwin Current at this period.

Les problèmes de décision séquentielle dans l’incertain requièrent qu’un agent prenne des décisions, les unes après les autres, en fonction de l’état de l’environnement dans lequel il se trouve. Dans la plupart des travaux, l’environnement dans lequel évolue l’agent est supposé stationnaire, c’est-à-dire qu’il n’évolue pas avec le temps. Toute- fois, l’hypothèse de stationnarité peut ne pas être vérifiée quand, par exemple, des évènements exogènes au problème interviennent. Dans cette thèse, nous nous intéressons à la prise de décision séquentielle dans des environnements non-stationnaires. Nous proposons un nouveau modèle appelé HS3MDP permettant de représenter les problèmes non-stationnaires dont les dynamiques évoluent parmi un ensemble fini de contextes. Afin de résoudre efficacement ces problèmes, nous adaptons l’algorithme POMCP aux HS3MDP. Dans le but d’apprendre les dynamiques des problèmes de cette classe, nous présentons RLCD avec SCD, une méthode utilisable sans connaître à priori le nombre de contextes. Nous explorons ensuite le domaine de l’argumentation où peu de travaux se sont intéressés à la décision séquentielle. Nous étudions deux types de problèmes : les débats stochastiques (APS ) et les problèmes de médiation face à des agents non-stationnaires (DMP). Nous présentons dans ce travail un modèle formalisant les APS et permettant de les transformer en MOMDP afin d’optimiser la séquence d’arguments d’un des agents du débat. Nous étendons cette modélisation aux DMP afin de permettre à un médiateur de répartir stratégiquement la parole dans un débat. / In sequential decision-making problems under uncertainty, an agent makes decisions, one after another, considering the current state of the environment where she evolves. In most work, the environment the agent evolves in is assumed to be stationary, i.e., its dynamics do not change over time. However, the stationarity hypothesis can be invalid if, for instance, exogenous events can occur. In this document, we are interested in sequential decision-making in non-stationary environments. We propose a new model named HS3MDP, allowing us to represent non-stationary problems whose dynamics evolve among a finite set of contexts. In order to efficiently solve those problems, we adapt the POMCP algorithm to HS3MDPs. We also present RLCD with SCD, a new method to learn the dynamics of the environments, without knowing a priori the number of contexts. We then explore the field of argumentation problems, where few works consider sequential decision-making. We address two types of problems: stochastic debates (APS ) and mediation problems with non-stationary agents (DMP). In this work, we present a model formalizing APS and allowing us to transform them into an MOMDP in order to optimize the sequence of arguments of one agent in the debate. We then extend this model to DMPs to allow a mediator to strategically organize speak-turns in a debate.

Avec le développement de l’Internet des Objets, la réalisation d’environnements composés de diverses ressources connectées (objets, capteurs, services, données, etc.) devient une réalite tangible. De plus, la place prépondérante que les smartphones prennent dans notre vie (l’utilisateur étant toujours connecté) font que ces espaces dits ‘intelligents’ ouvrent la voie au développement de nouveaux types d’applications; embarquées dans les téléphones d’utilisateurs nomades – passant d’un environnement connecté (la maison) à un autre (la salle de réunion) – et se reconfigurant dynamiquement pour utiliser les ressources de l’environnement connecté dans lequel celles-ci se trouvent. La création de telles applications va cependant de pair avec le design d’outils supportant les utilisateurs en mobilité, en particulier afin de réaliser la sélection la plus efficace possible des ressources de l’environnement dans lequel l’utilisateur se trouve. Tandis qu’une telle sélection requiert la définition de modèles permettant de décrire de façon précise les caractéristiques de ces ressources, elle doit également prendre en compte les profils et préférences utilisateurs.Enfin, l’augmentation du nombre de ressources connectées, potentiellement mobiles, requiert également le développement de processus de sélection qui “passent à l’échelle”. Des avancées dans ce champ de recherche restent encore à faire, notamment à cause d’une connaissance assez floue concernant les acteurs (ainsi que leurs interactions) définissant (i.e., prenant part à) l’éco-système qu’est un “espace intelligent”. En outre, la multiplicité de diverses ressources connectées implique des problèmes d’interopérabilité et de scalabilité qu’il est nécessaire d’adresser. Si le Web Sémantique apporte une réponse à des problèmes d’interopérabilité, il en soulève d’autres liés au passage à l’échelle. Enfin, si des modèles représentant des “espaces intelligents” ont été développé, leur formalisme ne couvre que partiellement toutes les caractéristiques des ressoures connectées. En particulier, ces modèles tendent à omettre les caractéristiques temporelles, spatiales où encore d’appartenance liées à l’éco-système dans lequel se trouvent ces ressources. S’appuyant sur mes recherches conduites au sein des Bell Labs, cette dissertation identifie les interactions entre les différents acteurs de cet éco-système et propose des représentations formelles, basées sur une sémantique, permettant de décrire ces acteurs. Cette dissertation propose également des procédures de recherche, permettant à l’utilisateur (ou ses applications) de trouver des ressources connectées en se basant sur l’analyse de leur description sémantique. En particulier, ces procédures s’appuient sur une architecture distribuée, également décrite dans cette dissertation, afin de permettre un passage à l’échelle. Ces aides à l’utilisateur sont implémentées au travers de briques intergicielles déployées dans différentes pièces d’un bâtiment, permettant de conduire des expérimentations afin de s’assurer de la validité de l’approche employée. / With the growth in Internet of Things, the realization of environments composed of diverse connected resources (devices, sensors, services, data, etc.) becomes a tangible reality. Together with the preponderant place that smartphones take in the daily life of users, these nascent smart spaces pave the way to the development of novel types of applications; carried by the phones of nomadic users and dynamically reconfiguring themselves to make use of such appropriate connected resources. Creating these applications however goes hand-in-hand with the design of tools supporting the nomadic users roaming in these spaces, in particular by enabling the efficient selection of resources. While such a selection calls for the design of theoretically grounded descriptions, it should also consider the profile and preferences of the users. Finally, the rise of (possibly mobile) connected resources calls for designing a scalable process underlying this selection. Progress in the field is however sluggish especially because of the ignorance of the stakeholders (and the interactions between them) composing this eco-system of “IoT-enabled smart environments”. Thus, the multiplicity of diverse connected resources entails interoperability and scalability problems. While the Semantic Web helped in solving the interoperability issue, it however emphasizes the scalability one. Thus, misreading of the ecosystem led to producing models partially covering connected resource characteristics.Revolving from our research works performed over the last 6 years, this dissertation identifies the interactions between the stakeholders of the nascent ecosystem to further propose formal representations. The dissertation further designs a framework providing search capabilities to support the selection of connected resources through a semantic analysis. In particular, the framework relies on a distributed architecture that we design in order to manage scalability issues. The framework is embodied in a VR Gateway further deployed in a set of interconnected smart places and that has been assessed by several experimentations.

Ce travail de thèse se situe dans le cadre du projet Terra Dynamica visant à peupler une ville virtuelle avec des agents qui simulent des piétons et des véhicules. L’objectif de notre travail est de rendre l’environnement compréhensible par les agents de la simulation afin qu’ils puissent exhiber des comportements crédibles. Les premiers travaux qui ont été proposés pour la modélisation sémantique des environnements virtuels gardent toujours un lien de dépendance avec la représentation graphique pré-existante de l’environnement. Cependant, l’information sémantique représentée dans ce genre d’approches est difficilement exploitable par les agents pour effectuer des procédures de raisonnement complexes en dehors des algorithmes de navigation. Nous présentons dans cette thèse un modèle de représentation de la sémantique de l’environnement qui fournit aux agents des données sur l’utilisation des objets de l’environnement pour permettre au mécanisme d’aide à la décision de produire des comportements crédibles. Par ailleurs, en réponse à des contraintes inhérentes à la simulation urbaine, notre approche est capable de traiter un grand nombre d’agents, en temps réel. Notre modèle est basé sur le principe que les objets de l’environnement proposent des services permettant de réaliser les actions avec différentes qualités. Nous avons donc représenté les informations sémantiques des objets liées à leur utilisation sous forme de services dans une ontologie de services. Nous avons utilisé cette ontologie de services pour calculer une qualité de service QoS qui nous permet de trier les différents objets permettant de réaliser une même action. Ainsi, nous pouvons comparer entre les services proposés par les objets pour proposer aux agents les meilleurs objets leur permettant de réaliser leurs actions afin d’acquérir une crédibilité comportementale. Afin d’évaluer l’impact de notre modèle sur la crédibilité des comportements produits, nous avons défini un protocole d’évaluation dédié aux modèles de représentation de la sémantique dans les environnements. Dans ce protocole, des observateurs doivent évaluer le caractère crédible des comportements produits par le simulateur à partir d’un modèle sémantique de l’environnement. Grâce à cette évaluation, nous montrons que notre modèle permet de simuler des agents dont le comportement est jugé comme crédible par des observateurs humains. Nous présentons également une évaluation qualitative de la capacité de notre modèle de passer à l’échelle et de répondre aux contraintes d’une simulation temps-réel. Cette évaluation, nous a permis de montrer que les caractéristiques de l’architecture de notre modèle nous permettent de répondre en un temps raisonnable aux demandes d’un grand nombre d’agents. / This work is part of the Terra Dynamica project whose objective was to populate a virtual city with agents that simulate pedestrians and vehicles. The aim of our work is to make agents which understand their environment so they can produce credible behaviors The first proposed solutions for the semantic modeling of virtual environments still keep a link with the pre-existing graphic representation of the environment. However, the semantic information represented in this kind of approach is difficult to use by the agents to perform complex reasoning procedures outside the navigation algorithms. In this thesis we present a semantic representation model of the environment that provides the agents with data on the use of environmental objects in order to allow the decision mechanism to produce credible behaviors. Furthermore, in response to the constraints that are inherent to the urban simulation, our approach is capable of handling a large number of agents in real time. Our model is based on the principle that environmental objects provide services for performing actions with different qualities. We have therefore represented the semantic information of the objects related to their use, as services in an ontology of services. We used this ontology of services to calculate a QoS which allows us to sort the different objects which all perform the same action. Thus, we can compare between the services offered by different objects in order to provide the agents with the best objects that allow them to carry out their actions and exhibit behavioral credibility. To assess the impact of our model on the credibility of the produced behaviors, we defined an evaluation protocol for the semantic representation of virtual environment models. In this protocol, observers must assess the credibility of behaviors produced by the simulator using a semantic model of the environment. Through this evaluation, we show that our model can simulate agents whose behavior is deemed credible by human observers. We also present a qualitative assessment of the ability of our model to scale and meet the constraints of a real-time simulation. This evaluation allowed us to show that the characteristics of the architecture of our model allow us to respond in a reasonable amount of time to requests from a large number of agents.