Cette thèse s'inscrit dans le cadre du traitement automatique du langage naturel, et traite plus précisément de l'alignement sous-phrastique bilingue classiquement lié à la traduction automatique statistique. Les travaux exposés s'en distinguent en proposant un fonctionnement évolutif à base d'exemples initialisé par des annotateurs non-experts via une interface adaptée. L'approche est principalement motivée par la recherche d'une expressivité comparable à celle observée dans les alignements manuels. Une partie importante de ce travail consiste à définir un cadre formel sous-tendant une architecture originale à base d'exemples alignés. Plusieurs mémoires d'alignements ont été constituées en tirant parti d'informations provenant d'analyseurs syntaxiques automatiques, en plaçant les prérequis technologiques à un niveau raisonnablement peu élevé. Deux nouvelles méthodes d'alignement sont comparées à des références connues via des mesures d'accord classiques, et trois distances transformationnelles sont introduites.

Ce travail traite du problème de la simulation et de l'assistance par ordinateur d'une opération chirurgicale. Nous abordons trois aspects de ce problème. Tout d'abord, nous décrivons un système d'assistance en temps-réel à une opération chirurgicale particulière : la rétropéritonéoscopie. Ce système permet d'afficher en continu des images de synthèse en fonction des déplacements de l'instrument chirurgical. Le chirurgien dispose ainsi d'informations supplémentaires lui permettant de rendre son geste plus rapide et précis. Nous détaillons la conception et la réalisation de ce système, ainsi que les expérimentations sur spécimen anatomique. Ensuite, pour aller plus loin et simuler effectivement le comportement des organes du patient au cours de l'opération, nous avons conçu un nouveau modèle de système de solides. Ce modèle fait cohabiter des solides rigides polygonaux et des solides fortement déformables représentés par un maillage de type ''éléments finis''. L'hypothèse d'une évolution quasi-statique du système et l'utilisation de lois de comportement élastique issues de la mécanique permettent d'obtenir un modèle robuste et réaliste. Nous détaillons l'implémentation de ce modèle et présentons quelques résultats proches des comportements ''chirurgicaux''. Enfin, nous étudions quelques outils mathématiques et algorithmiques utilisés dans les deux systèmes précédents : la représentation des rotations, la mécanique des milieux continus, la mise en correspondance rigide de nuages de points appariés, et la détection d'objets circulaires et elliptiques et de grilles dans des images en niveaux de gris.

Cette thèse traite du problème du développement d'espaces intelligents par l'utilisateur final sous l'angle de l'Interaction Homme-Machine et de l'Intelligence Ambiante. Dans les processus actuels de développement, l'utilisateur est un consommateur contraint par un système pensé et réalisé par d'autres. L'objectif de cette thèse est de redonner le pouvoir à l'utilisateur final par le biais d'outils adaptés au développement d'espaces intelligents. Cette thèse retient l'habitat intelligent comme lieu de vie privilégié. Ses contributions incluent : (1) DisQo (Dispositifs du QuOtidien), une nouvelle méthode d'investigation des besoins, réalisable au domicile de familles, qui sollicite l'imagination et assure un juste équilibre entre contrôle expérimental, respect de la sphère privée et validité écologique des résultats ; (2) Un espace de classification pour une lecture comparative systématique et synthétique des outils portant sur le développement et la programmation d'habitats intelligents. Cette taxonomie met en évidence le peu d'avancées en édition multisyntaxe de même pour l'aide à la mise au point de programmes ; (3) KISS (Knit Your Ideas into Smart Spaces), un outil de programmation et de mise au point dont le langage de programmation est de type déclaratif orienté règles, avec potentiel d'égale opportunité syntaxique entre langue française pseudonaturelle (LPN) et langage visuel iconique. La technique d'interaction de construction des programmes LPN s'appuie sur l'utilisation de menus dont les options sont calculées dynamiquement assurant ainsi la découverte progressive du langage ainsi que l'extensibilité et la correction syntaxique et sémantique des programmes. La mise au point peut se pratiquer, au choix, dans le monde physique ou dans un monde dual numérique. L'évaluation de KISS dans DOMUS, un habitat intelligent d'expérimentation, montre que les utilisateurs parviennent à programmer un scénario réaliste de la vie réelle.

Les interfaces visuelles interactives exploitent les capacités visuelles et cognitives de l'humain, afin de lui permettre de manipuler et de comprendre de grandes quantités de données abstraites. La conception et l'évaluation de ces interfaces restent cependant des processus complexes, car ils portent sur toute la chaine de traitement de l'information, des données bru tes, jusqu'au rendu sous forme d'image. Les interfaces actuelles sont également peu flexibles et adaptables à une nouvelle donnée, tâche ou technique d'exploration, car elles nécessitent alors une nouvelle itération de développement logiciel et redéploiement chez l'utilisateur. Dans cette thèse nous nous sommes intéressés à l'amélioration de ce processus de conception, en proposant une approche orientée services permettant de limiter tout redéploiement et de faciliter le partage et la collaboration autour de représentations visuelles. Notre démarche a tout d'abord été d'étudier les espaces de design de la visualisation d'information, de l'interaction visuelle et de l'exploration visuelle de données de manière étendue. Nous avons ensuite proposé une architecture de conception composée d'un profil applicatif, d'un graphe de scène et de services web de visualisation. La réalisation de quatre applications interactives a permis de montrer la mise en œuvre opérationnelle de cette architecture, dans des contextes aussi différents en termes de données et de tâches à réaliser que sont l'exploration de bases de données de films, d'images, de réseaux sociaux et de collection de textes littéraires.

Décrit un modèle architectural pour la conception et l'implémentation d'applications graphiques interactives où la gestion du graphique et des interactions sont décrits à l'aide de couches conceptuelles. Cette approche favorise une plus grande modularité à la fois pour les aspects graphiques et pour les aspects interactifs. Elle met aussi en évidence l'existence de graphiques temporaires qui existent dans beaucoup d'applications graphiques mais ne sont jamais décrits explicitements dans les modèles d'applications interactives.

Dans cette thèse, nous proposons d'aborder l'ordonnancement des transports par une approche interdisciplinaire. L'idée est d'intégrer les facteurs humains dans le système d'aide à la décision réalisé, de façon à ce que l'homme puisse agir sur la modélisation et la résolution du problème. Le système proposé doit offrir de la flexibilité, afin d'être capable de s'adapter aux nouvelles situations et aux changements, même si ceux-ci n'ont pas été prévus initialement par le concepteur du système. Pour atteindre l'objectif fixé, nous nous sommes notamment appuyé sur une analyse du domaine de travail (" Work Domain Analysis ") basée sur une hiérarchie d'abstraction des entités (physiques ou plus abstraites) manipulées dans ce type de problèmes. Nous avons proposé une architecture pour le système d'aide à la décision basée sur cette analyse du domaine et la programmation par contraintes. Nous avons également conçu, et intégré dans le système, des algorithmes dédiés et des méthodes de résolution basés sur le principe d'inversion de modèle. Enfin, nous avons proposé une architecture d'interfaces avec l'objectif d'assister efficacement l'opérateur humain dans la réalisation des différentes sous-tâches nécessaires à la résolution globale du problème. L'étude du sujet interdisciplinaire a été précédée d'une analyse focalisée sur la résolution de problèmes théoriques d'ordonnancement à machines parallèles avec contraintes de précédence et temps de préparation des machines entre opérations, utilisant des méthodes de recherche arborescente basée sur les divergences.

La visualisation d'information est une discipline récente en pleine expansion et qui a pour objet l'étude des méthodes de représentation visuelle de données abstraites, c'est-à-dire non géolocalisées. La sémiotique est quant à elle une discipline beaucoup plus ancienne (fin du XIXième siècle) qui s'intéresse aux divers systèmes de signes nécessaires aux processus de communication. A ce jour, peu de travaux ont été réalisés pour mettre en parallèle ces deux disciplines. C'est pourquoi le premier chapitre de cette thèse est dédié à l'étude de la visualisation d'information selon les paradigmes élaborés par son ainée tout au long du XXième siècle. Nous montrons en particulier comment l'un des modèles les plus aboutis de validation de visualisations (modèle imbriqué de Tamara Munzner) correspond au processus d'étude sémiotique d'énoncés. Le second chapitre est consacré à la visualisation de graphe, outil de modélisation puissant de divers ensembles de données abstraites. Nous proposons d'une part une application permettant de visualiser et de naviguer à travers les pages Internet retournées par un moteur de recherche et d'autre part un algorithme de visualisation de hiérarchies dynamiques sous forme de "cartes géographiques". Enfin, nous évoquons dans le troisième chapitre un autre outil de modélisation de données abstraites : les hypergraphes. Nous proposons des résultats théoriques concernant leur représentation et donnons une ébauche de solution permettant de les visualiser.

Prédiction des conflits dans le systèmes homme-machine. Le travail fait partie de la recherche consacrée à des problèmes d'interaction homme-machine et aux conflits entre l'homme et la machine qui pourrait découler de ces situations.

Les interfaces multimodales se caractérisent par la multiplicité des modalités d'interaction et leurs combinaisons. Ces modalités d'interaction atomiques ou combinées sont offertes à l'utilisateur pour interagir avec un système (modalités en entrée) ou exploités par le système pour fournir des informations (modalités en sortie). L'interaction multimodale en entrée ne se limite plus aujourd'hui à la combinaison de la parole et du geste : de nombreuses modalités d'interaction, comme les interactions multi-doigts et bi-manuelles, le suivi du regard ou les interfaces tangibles, ouvrent un vaste espace de possibilités pour la multimodalité. Face à ce constat, il est donc important de pouvoir explorer efficacement l'espace de possibilités lors de la conception d'interfaces multimodales : nos travaux visent à définir des solutions conceptuelles et logicielles pour l'exploration des possibilités en termes d'interactions multimodales en entrée. Nous présentons ainsi une approche à composants pour la conception et le prototypage fonctionnel et/ou non fonctionnel d'interfaces multimodales en entrée. Nous adoptons une approche par flots de données, reposant sur un assemblage de composants qui décrit l'interaction multimodale en entrée pour une tâche utilisateur donnée. Nos contributions sont conceptuelles et logicielles. Notre contribution conceptuelle consiste en un espace de caractérisation de composants logiciels pour la multimodalité en entrée. Cet espace permet de caractériser les composants logiciels au sein de l'assemblage de composants qui décrit une interaction multimodale. Il offre au concepteur un cadre conceptuel afin de lui permettre de décrire précisément des alternatives de conception. Notre contribution logicielle consiste en un outil de prototypage basé sur un modèle à composants qui implémente notre espace de caractérisation (notre contribution conceptuelle). L'outil permet au concepteur de créer et d'exécuter un assemblage de composants définissant une interaction multimodale. Nous avons développé de nombreux prototypes multimodaux sur PC et sur téléphones mobiles à l'aide de cet outil, qu'ils soient fonctionnels ou en partie simulés par un compère humain selon une approche Magicien d'Oz. Ces prototypes mettent en oeuvre une grande variété de modalités d'interaction comme des gestes 2D et 3D, le pointage 3D, la voix, les mouvements de la tête, les mouvements du corps, la géolocalisation ou encore des interactions tangibles.

Les technologies haptiques, stimulant le sens du toucher, sont utilisées depuis des années dans des applications de réalité virtuelle et de téléopération pour accroître l'immersion de l'utilisateur. Elles sont en revanche très peu employées dans les systèmes audiovisuels comme les cinémas. L'objectif de cette thèse est d'exploiter le potentiel des retours haptiques pour les contenus audiovisuels. Dans la première partie de la thèse, nous nous intéressons au rendu d'effets haptiques lors du visionnage d'une vidéo. Nous présentons tout d'abord un appareil générant des sensations de mouvements à 6 degrés de liberté. Au lieu de mettre tout le corps de l'utilisateur en mouvement, comme cela est fait avec les simulateurs de mouvements traditionnels, seulement la tête et les mains sont stimulées. Ce dispositif permet ainsi d'enrichir l'expérience audiovisuelle. Nous nous intéressons ensuite aux algorithmes de rendu d'effets haptiques dans un contexte audiovisuel. La combinaison de retours haptiques et de séquences vidéo amène de nouveaux problèmes lors du rendu haptique. Nous proposons un nouvel algorithme adapté à ce contexte. Dans la seconde partie de la thèse, nous nous concentrons sur la production d'effets haptiques. Premièrement nous présentons un nouvel outil d'édition graphique. Celui-ci propose trois méthodes d'interaction pour créer des effets de mouvement et pour les synchroniser avec une vidéo. De plus, cet outil permet de ressentir les effets créés. Ensuite nous nous penchons sur les combinaisons haptiques et audiovisuelles. Dans une nouvelle approche nommée Cinématographie Haptique, nous explorons le potentiel des effets haptiques pour créer de nouveaux effets dédiés aux réalisateurs de films.