Les entrepôts de données intègrent les informations en provenance de différentes sources, souvent réparties et hétérogènes et qui ont pour objectif de fournir une vue globale de l'information aux analystes et aux décideurs. L'ensemble des données avec leurs historiques sert pour l'aide à la décision. La conception et la mise en œuvre d'un entrepôt se fait en trois étapes : extraction-intégration, organisation et interrogation. Dans cette thèse, nous nous intéressons aux deux dernières. Pour nous, l'organisation est une tâche complexe et délicate, pour cela, nous la divisons en deux parties : structuration et gestion des données. Ainsi, pour la structuration, nous proposons la définition d'un modèle multidimensionnel qui se compose de trois classes : Cube, Dimension et Hiérarchie. Nous proposons également un algorithme pour la sélection de l'ensemble optimal des vues à matérialiser. La gestion de données doit prendre en compte l'évolution des entrepôts. Le concept d'évolution de schéma a été introduit pour récupérer les données existantes par le biais de leur adaptation au nouveau schéma. Néanmoins, dans les systèmes qui doivent gérer des données historiques, l'évolution de schéma n'est pas suffisante et la maintenance de plusieurs schémas est requise. Pour cela, nous proposons l'utilisation des versions de schémas bitemporels pour la gestion, le stockage et la visualisation des données courantes et historisées (intensionnelles et extensionnelles). Finalement, pour l'interrogation, nous avons développé une interface graphique qui permet la génération (semi-automatique) des indicateurs. Ces indicateurs (par exemple, 'le nombre de séjours par établissement et par maladie') sont déterminés par le cadre applicatif. Nous avons eu l'opportunité de travailler dans le cadre d'un projet médical, ce qui nous a permis de vérifier et de valider notre proposition sur des données réelles.

Cette thèse propose une modélisation basée sur les cartes planaires. Les données d'un même niveau plan sont modélisées, selon leur sémantique, par des cartes planaires indépendantes qui sont superposées. L'empilement de telles cartes, géré par une représentation tridimensionnelle inspirée des techniques de dessin en perspective cavalière, permet de modéliser des données appartenant à des plans strictement parallèles. Une structure de données hiérarchique offre la possibilité de détailler une zone d'un plan (face d'une carte planaire) par un certain nombre de cartes planaires représentant différentes sémantiques. De plus, cette modélisation gère parfaitement les liens qui peuvent exister entre les objets modélises dans différentes cartes planaires. Elle permet ainsi de garder le sens global de l'ensemble des objets. Cette modélisation a été utilisée pour réaliser une interface graphique dans le cadre d'un projet européen esprit. Une évaluation ergonomique de cette interface est présentée ainsi que les améliorations apportées à cette interface suite à l'évaluation.

Les entraîneurs en sports acrobatiques disposent de peu d’outils permettant d’améliorer leur compréhension des saltos vrillés et la performance des athlètes. L’objectif de ce mémoire était de développer un environnement graphique de simulation numérique réaliste et utile des acrobaties aériennes. Un modèle composé de 17 segments et de 42 degrés de liberté a été développé et personnalisé à une athlète de plongeon. Un système optoélectronique échantillonné à 300 Hz a permis l’acquisition de huit plongeons en situation réelle d’entraînement. La cinématique articulaire reconstruite avec un filtre de Kalman étendu a été utilisée comme entrée du modèle. Des erreurs quadratiques moyennes de 20° (salto) et de 9° (vrille) entre les performances simulées et réelles ont permis de valider le modèle. Enfin, une formation basée sur le simulateur a été offerte à 14 entraîneurs en sports acrobatiques. Une augmentation moyenne de 11 % des résultats aux questionnaires post-test a permis de constater le potentiel pédagogique de l’outil pour la formation. / Coaches need tools to better understand the mechanics of twisting somersaults and improve their knowledge and their athletes’ performance. The aim of this thesis was to provide them with a computer simulation model of aerial movements. An elite diver was modelled as a 17-segment 42-degree of freedom angle-driven model. The model was personalised to the diver so that simulation outputs could be compared with her actual performance. Input data were recorded by a 17-camera motion capture system sampled at 300 Hz. The joint angle time histories were reconstructed using an extended Kalman filter. The model was successfully evaluated and shown to produce realistic movements, with overall root-mean-square error of 20° (somersault) and 9° (twist) between reconstructed body kinematics and the corresponding simulations for eight dives. Finally, a workshop based on the simulation was offered to coaches and showed potential to improve their knowledge since the mean post-test result was increased by 11 %.

Depuis quelques années, les déformations sont utilisées en synthèse d'images pour la modélisation des solides. La déformation libre est une méthode de transformation qui déforme des objets en déplaçant un maillage de points de contrôle définis dans un repère local et en utilisant une interpolation volumique. Deux extensions ont été développées. La première utilise l'interpolation de type b-spline, au lieu de l'interpolation de type bezier. La deuxième utilise un repère local cylindrique ou sphérique, au lieu d'un repère local cartésien. Pour visualiser des objets déformés un algorithme de facettisation adaptative est proposé. Pour déplacer des points de contrôle dans l'espace 3d avec un localiseur 2d, un curseur 3d est utilisé.

Les entraîneurs en sports acrobatiques disposent de peu d’outils permettant d’améliorer leur compréhension des saltos vrillés et la performance des athlètes. L’objectif de ce mémoire était de développer un environnement graphique de simulation numérique réaliste et utile des acrobaties aériennes. Un modèle composé de 17 segments et de 42 degrés de liberté a été développé et personnalisé à une athlète de plongeon. Un système optoélectronique échantillonné à 300 Hz a permis l’acquisition de huit plongeons en situation réelle d’entraînement. La cinématique articulaire reconstruite avec un filtre de Kalman étendu a été utilisée comme entrée du modèle. Des erreurs quadratiques moyennes de 20° (salto) et de 9° (vrille) entre les performances simulées et réelles ont permis de valider le modèle. Enfin, une formation basée sur le simulateur a été offerte à 14 entraîneurs en sports acrobatiques. Une augmentation moyenne de 11 % des résultats aux questionnaires post-test a permis de constater le potentiel pédagogique de l’outil pour la formation. / Coaches need tools to better understand the mechanics of twisting somersaults and improve their knowledge and their athletes’ performance. The aim of this thesis was to provide them with a computer simulation model of aerial movements. An elite diver was modelled as a 17-segment 42-degree of freedom angle-driven model. The model was personalised to the diver so that simulation outputs could be compared with her actual performance. Input data were recorded by a 17-camera motion capture system sampled at 300 Hz. The joint angle time histories were reconstructed using an extended Kalman filter. The model was successfully evaluated and shown to produce realistic movements, with overall root-mean-square error of 20° (somersault) and 9° (twist) between reconstructed body kinematics and the corresponding simulations for eight dives. Finally, a workshop based on the simulation was offered to coaches and showed potential to improve their knowledge since the mean post-test result was increased by 11 %.

Comment peut-on devenir plus conscients des sources de connaissance au sein des organisations des humains? Les changements économiques et technologiques rapides forcent les organisations à devenir plus souples, agiles et interdisciplinaires. Pour cela, les organisations cherchent des alternatives pour les structures de communication hiérarchiques traditionnelles qui entravent les pratiques de collaboration ascendantes. Pour que les méthodes ascendantes soient efficaces, il est nécessaire d'offrir aux membres l'accès à l'information et à l'expertise dont ils ont besoin pour prendre des décisions qualifiées. Ceci est un défi complexe qui implique la culture organisationnelle, l'informatique et les pratiques de travail. Un défaut au niveau de l'application de ce système peut aborder des points critiques qui peuvent ralentir les processus de travail, d'entraver l'innovation et qui conduisent souvent au travail suboptimal et redondant. Par exemple, une enquête 2014 de 152 dirigeants de Campus IT aux Etats-Unis, estime que 19% des systèmes informatiques du campus sont redondants, ce qui coûte les universités des Etats-Unis 3.8B$ par an. Dans l'ensemble, les travailleurs intellectuels trouvent l'information dont ils ont besoin seulement 56% du temps. Avec un quart du temps total des travailleurs intellectuels consacré à la recherche et l'analyse des informations. Ce gaspillage de temps coûte 7K$ pour chaque employé par an. Un autre exemple du gaspillage est celui des nouveaux arrivants et des employés promus qui peuvent prendre jusqu'à 2 ans pour s'intégrer pleinement au sein de leur département. En outre et selon des enquêtes étendues, seulement 28% des apprenants estiment que leurs organisations actuelles «utilisent pleinement» les compétences qu'ils ont actuellement capable d'offrir et 66% prévoient quitter leur organisation en 2020. Réussir la résolution de ce défi est capable de motiver les membres de l'organisation, ainsi que d'y améliorer l'innovation et l'apprentissage. L'objectif de cette thèse est de mieux comprendre ce problème en explorant les défis rencontrés par le service d'informatique dans une université et un centre de recherche interdisciplinaire. Deuxièmement, co-développer et mettre en œuvre une solution avec ces institutions, je décris leur utilisation des logiciels que nous avons développés, les résultats et la valeur obtenus avec ces pilotes. Troisièmement, tester l'efficacité de la solution, et explorer de nouvelles applications et le potentiel d'un tel système similaire pour être utilisé dans une plus grande échelle. Pour mieux comprendre le problème je me suis engagé dans une discussion avec les membres et les dirigeants des deux organisations. Une conclusion importante des discussions est que les membres de ces organisations souffrent souvent d'un manque de sensibilisation à propos de leurs connaissances-compétences au niveau d'organisation du capital, et la connaissance des processus et des relations sociales avec leurs collègues dans l'organisation. Grâce à cette exposition, les idées novatrices, les opportunités et les intérêts communs des pairs sont sévèrement limités. Cela provoque des retards inutiles dans les projets inter-équipes, des goulots d'étranglement, et un manque de sensibilisation sur les possibilités de stages. Aussi, j'ai craqué le problème et je l’avais défini comme l'une des informations de fragmentation: Différentes informations sont stockées dans des bases de données disparates ou dans la tête des gens, exigeant un effort et de savoir-faire pour l'obtenir. (...) / How can we become more aware of the sources of insight within human organisations? Rapid economical and technological changes force organisations to become more adaptive, agile and interdisciplinary. In light of this, organisations are seeking alternatives for traditional hierarchical communication structures that hinder bottom-up collaboration practices. Effective bottom-up methods require empowering members with access to the information and expertise they need to take qualified decisions. This is a complex challenge that involves organisational culture, IT and work practices. Failing to address it creates bottlenecks that can slow down business processes, hinder innovation and often lead to suboptimal and redundant work. For example, a 2014 survey of 152 Campus IT leaders in the US, estimated that 19% of the campus IT systems are redundant, costing US universities 3.8B$ per year. In aggregate, knowledge workers find the information they need only 56% of the time. With a quarter of knowledge workers total work time spent in finding and analyzing information. This time waste alone costs 7K$ per employee annually. Another example of the waste created is that newcomers and remote employees may take up to 2 years to fully integrate within their department. Furthermore according to extended surveys, only 28% of millennials feel that their current organizations are making ‘full use’ of the skills they currently have to offer and 66% expect to leave their organisation by 2020. Successfully resolving this challenge holds the potential to motivate organisation members, as well as enhance innovation and learning within it. The focus of this thesis is to better understand this problem by exploring the challenges faced by a university IT department and an interdisciplinary research center. Second, co-develop and implement a solution with these institutions, I describe their usage of the software tool we developed, outcomes and value obtained in these pilots. Third, test the effectiveness of the solution, and explore further applications and potential for a similar system to be used in a wider scale. To better understand the problem I engaged in discussion with members and leaders of both organisations. An important conclusion from the discussions is that members of these organizations often suffer from lack of awareness about their organisation’s knowledge capital—the competencies, knowledge of processes and social connections of their colleagues. Due to this exposure to innovative ideas, opportunities and common interests of peers is severely limited. This causes unnecessary delays in inter-team projects, bottlenecks, and lack of awareness about internship opportunities. I further broke down the problem, and defined it as one of information fragmentation: Different information is stored in disparate databases or inside people’s heads, requiring effort and know-how in order to obtain it. Following the conclusions of this analysis and state-of-the-art review, we have set together the goal to create a collaborative visual database to map the people, projects, skills and institutions for the IT department of Descartes University, and in addition, people, interests and internship opportunities within the CRI, an interdisciplinary research and education center. We have also conducted interviews, surveys and quizzes that ascertain that people had difficulties identifying experts outside their core teams. During the course of this thesis, I progressively addressed this challenge by developing two collaborative web applications called Rhizi and Knownodes. Knownodes is a collaborative knowledge graph which utilized information-rich edges to describe relationships between resources. Rhizi is a real-time and collaborative knowledge capital mapping interface. A prominent unique feature of Rhizi is that it provides a UI that turns text-based assertions made by users into a visual knowledge graph. (...)

Les écrans d'ordinateurs sont de très petite taille comparés à celles des jeux de donnés dans de nombreux domaines. Pour pallier au problème de visualisation de grandes quantités de données, les interfaces de navigation multi-échelles rendent possible l'exploration interactive des données, en facilitant la transition entre vues zoomées et dé-zoomées afin de permettre à l'utilisateur d'examiner les informations en détail ou de pouvoir les interpréter dans un contexte plus global. L'étude de ces interfaces est un domaine important de la recherche en Interaction Homme-Machine, et de nombreuses techniques de navigation ont été proposées lors des vingt dernières années. Nous proposons une nouvelle approche de conception pour les interfaces de navigation multi-échelles dîtes content-aware. Cette approche est basée sur l'adaptation dynamique d'éléments de l'interface au contenu de la scène que l'utilisateur est en train de visualiser, permettant ainsi de proposer des représentations plus pertinentes. Nous présentons trois nouvelles techniques de navigation basées sur cette approche de conception, qui montrent comment appliquer celle-ci pour traiter différents problèmes de navigation, aussi bien en 2D qu'en 3D. Nous présentons dans un premier temps Arealens et Pathlens, deux lentilles de grossissement 2D dont la forme va s'adapter à la géométrie des objets d'intérêts afin de proposer une meilleur intégration de la vue zoomée dans son contexte environnant. Une expérience de laboratoire contrôlée de Arealens met en évidence un gain de performance de ce type de lentille par rapport aux lentilles de grossissement classiques pour une tâche de recherche visuelle. Nous introduisons ensuite Gimlens, une lentille de grossissement 3D permettant l'exploration de modèles complexes. Gimlens permet d'identifier rapidement les objets d'intérêt de la scène, d'afficher des vues détaillées de ces objets, de parcourir des orbites autour de ceux-ci et de les mettre en perspective dans leur contexte environnant. L'utilisateur peut également combiner les lentilles pour afficher simultanément différentes vues complémentaires de la scène / Computer screens are very small compared to the size of large information spaces that arise in many domains. The visualization of such datasets requires multiscale navigation capabilities, enabling users to switch between zoomed-in detailed views and zoomed-out contextual views of the data. Designing interfaces that allow users to quickly identify objects of interest, get detailed views of those objects, relate them and put them in a broader spatial context, raise challenging issues. Multi-scale interfaces have been the focus of much research effort over the last twenty years.There are several design approaches to address multiscale navigation issues. In this thesis, we review and categorize these approaches according to their level of content awareness. We identify two main approaches: content-driven, which optimizes interfaces for navigation in specific content; and content-agnostic, that applies to any type of data. We introduce the content-aware design approach, which dynamically adapts the interface to the content. The latter design approach can be used to design multiscale navigation techniques both in 2D or 3D spaces. We introduce Arealens and Pathlens, two content-aware fisheye lenses that dynamically adapt their shape to the underlying content to better preserve the visual aspect of objects of interest. We describe the techniques and their implementation, and report on a controlled experiment that evaluates the usability of Arealens compared to regular fisheye lenses, showing clear performance improvements with the new technique for a multiscale visual search task. We introduce a new distortion-oriented presentation library enabling the design of fisheye lenses featuring several foci of arbitrary shapes. Then, we introduce Gimlens, a multi-view detail-in-context visualization technique that enables users to navigate complex 3D models by drilling holes into their outer layers to reveal objects that are buried into the scene. Gimlens adapts to the geometry of objects of interest so as to better manage visual occlusion problems, selection mechanism and coordination of lenses.

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