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Ce que nous éprouvons en jouant à des jeux vidéo indique quelque chose à propos de nous et transforme notre personne. Déterminer la valeur éthique d’un jeu vidéo requiert en conséquence de porter une attention toute spéciale à son expérience émotionnelle. Dans cette thèse de doctorat, nous nous intéressons aux émotions que nous transmettent les jeux vidéo narratifs et aux vertus qu’elles mettent en pratique. Au cours de cet examen, nous offrons une description psychologique de l’activité vidéoludique, réfléchissons à la place du jeu vidéo dans nos vies et nous munissons d’outils conceptuels pour évaluer en détail les exemples suivants : Dishonored (Arkane Studios, 2012), Frostpunk (11 bit studios, 2018), Hellblade: Senua’s Sacrifice (Ninja Theory, 2017), Neo Cab (Chance Agency, 2019), Outlast (Red Barrels, 2013), Spec Ops: The Line (Yager, 2012) et Vampyr (DONTNOD, 2018). Notre travail est divisé en trois parties. La première présente une théorie de l’expérience émotionnelle du jeu vidéo. Nous défendons qu’une émotion survient à la rencontre d’une perception conceptuelle et d’une préoccupation, et que les jeux vidéo orchestrent leur expérience émotionnelle à l’intérieur d’une structure de progression. La seconde partie revisite les débats autour des jeux vidéo qui « engagent moralement » et de ceux qui incluent un contenu transgressif. Afin de tenir compte du rôle de l’émotion, nous introduisons une éthique de la vertu selon laquelle le jeu vidéo représente un terrain d’entraînement où se constituent nos dispositions émotionnelles. La troisième partie est consacrée à l’analyse de jeux vidéo potentiellement édifiants, qui communiquent des vertus. Nous explorons plus particulièrement la manière dont ces jeux mettent en relation le courage et la peur ainsi que la justice et la colère. / What we feel when playing video games indicates something about us and transforms our person. Determining the ethical value of a video game hence requires to pay special attention to its emotional experience. In this doctoral thesis, we are interested in emotions transmitted by narrative video games and in virtues they put into practice. During the course of this examination, we will reflect on the place of video games in our lives and will provide conceptual tools to evaluate in detail the following examples: Dishonored (Arkane Studios, 2012), Frostpunk (11 bit studios, 2018), Hellblade: Senua’s Sacrifice (Ninja Theory, 2017), Neo Cab (Chance Agency, 2019), Outlast (Red Barrels, 2013), Spec Ops: The Line (Yager, 2012) and Vampyr (DONTNOD, 2018). Our work is divided in three parts. The first one presents a theory of the emotional experience of video games. We defend that an emotion occurs at the encounter between a conceptual perception and a concern, and that video games orchestrate their emotional experience within a progression structure. The second part revisits the debate on “morally engaging” video games and on transgressive game content. In order to take into account the role of emotion, we introduce a virtue ethics according to which video games act as a training ground where our emotional dispositions are constituted. The third part is dedicated to the analysis of potentially edifying video games, which communicates virtues. We explore more particularly how courage and fear as well as justice and anger are connected in these games.

Cette thèse en informatique se situe dans le domaine des jeux sérieux destinés à l'apprentissage et s'intéresse à leur conception et aux outils auteurs d'adaptation. Les jeux sérieux sont des Environnements Informatiques Pour l'Apprentissage Humain dont la conception nécessite la collaboration d'experts variés parmi lesquels les enseignants. Pour faciliter la conception multi-expertise initiale des jeux sérieux métissant motivation et apprentissage, nous proposons un cadre conceptuel, les 6 facettes de la conception des jeux sérieux, qui aide les parties prenantes à collaborer à chaque étape de conception. Les 6 facettes sont enrichies par la bibliothèque de patrons de conception que nous proposons, et qui construit un vocabulaire favorisant la conception participative.Pour permettre la co-conception des jeux sérieux dans l'usage par les enseignants, nous avons prolongé l'approche de la conception participative à celle du meta-design. Nous proposons un modèle et un outil auteur permettant aux enseignants d'adapter les jeux sérieux à leurs contextes spécifiques d'enseignement. MoPPLiq est un modèle à la fois formel et graphique qui représente la scénarisation des jeux sérieux à étapes, de façon à la rendre compréhensible et manipulable. APPLiq est un outil auteur permettant de manipuler des modèles MoPPLiq, en maintenant leur cohérence grâce à une vérification et une compensation automatique de la planification. Nos outils conceptuels (6 facettes et patrons de conception) et logiciels (MoPPLiq et APPLiq) ont été mis à l'épreuve lors de travaux de conception de jeux sérieux avec des partenaires publics et privés et avec des jeux sérieux utilisés par des enseignants. / This thesis in computer science is in the field of Serious Games (SGs) for learning, and focuses on designand authoring tools for adaptation.SGs are Technology Enhanced Learning systems whose design requires collaboration of different types ofexperts among which teachers.To help the initial multi-expertise design of the SGs that mix fun and learning, we propose a conceptualframework named the 6 Facets of the Design of SGs, which helps stakeholders to collaborate at everystage of design. The 6 Facets are enhanced by the design pattern (Dps) library we offer, which builds avocabulary promoting participatory design.To enable teachers to co-design SGs during the use stage, we extend the participatory design approach tometa-design. We propose a model and an authoring tool that help teachers to adapt SGs to their specificteaching contexts.MoPPLiq is a model, both formal and visual, representing the several stages of an SG. It is meant to beexplicit and adaptable by teachers. APPLiq is an authoring tool meant to adapt instances of MoPPLiqmodels, and automatically check and compensate their inconsistencies.Our conceptual tools (6 Facets and DPs) and software tools (MoPPLiq and APPLiq) were tested whiledesigning SGs with public and private partners and with SGs used by teachers.

Cette thèse est consacrée au problème d'ordonnancement de tâches qui consiste à minimiser la somme de l'énergie consommée et le temps d'attente pondéré total, et l'aborde de deux différents points de vue : centralisé et décentralisé. Pour l'approche décentralisée, nous avons défini deux types de jeux qui diffèrent dans les actions proposées aux joueurs et avons cherché des moyens de facturer l'énergie consommée aux utilisateurs pour les inciter à adopter un bon comportement. Concrètement nous nous intéressons à l'existence d'équilibres de Nash purs, au temps de convergence vers ces équilibres, et au rapport entre l'énergie consommée et le montant des factures. Pour l'approche centralisée, nous avons réduit le problème de minimisation à un problème d'ordonnancement plus classique avec une fonction de pénalité de retard polynomiale concave, pour lequel peu résultats ont été connus. Après avoir établi un état de l'art sur la famille de problèmes d'ordonnancement pour plusieurs fonctions de pénalité élémentaires et montré qu'une technique de preuve de NP-complétude classique échoue ici, nous nous sommes intéressés à sa résolution exacte. Pour améliorer les performances de l'algorithme A* dans ce contexte, nous avons montré des résultats de règles de dominance. Concrètement, nous avons cherché à déterminer les conditions sous lesquelles une solution optimale devrait ordonnancer une paire de tâches dans un certain ordre. Ces résultats sont appuyés par une étude expérimentale qui évalue l'impact pratique de ces nouvelles règles, par rapport aux règles existantes. / This thesis focuses on a job scheduling problem with the goal of minimizing the sum of energy consumption and the weighted flow time from two different approaches: centralized and decentralized. In the decentralized setting, we defined two games which differ in the strategies players can choose from and designed cost sharing mechanisms, charging the consumed energy to the users in order to incentive a socially desirable behavior. More precisely we were interested in the existence of pure Nash equilibria, in the convergence time, and the ratio between the consumed energy and the total charged amount. On the other side, for the centralized approach, we reduced the minimization problem to a classical scheduling problem with a polynomial concave penalty function, for which little results were known. We established a state of the art for a family of scheduling problems of this form with different penalty functions and showed that a classical NP-completeness proof technique fails here. Finally we addressed the exact resolution of the problem using the algorithm A*. In this context, we showed new order dominance rules. More precisely, we characterized the conditions under which any optimal solution must schedule a job pair in a certain order. In addition we carried out a computational experience to evaluate the practical impact of these new rules compared to the existing ones.

Cette thèse consiste à développer des mécanismes distribués pour la gestion de ressources dans les réseaux cellulaires futurs. Dans la première partie de cette thèse, les défis techniques et économiques pour la mise en œuvre des politiques de stockage distribuées dans les réseaux à petites cellules sont traités. En particulier, un mécanisme de stockage proactif est proposé permettant aux stations de base d'exploiter les informations extraites des réseaux sociaux afin d'estimer la popularité locale des fichiers avant de le stocker. Une autre approche de stockage optimisée est proposée pour les réseaux cellulaires ultra-denses tout en prenant en compte les variations instantanées de l'état des unités de stockage. Pour faciliter le déploiement de ces solutions de stockage, de nouveaux mécanismes économiques sont développés pour motiver les fournisseurs de contenu à coopérer avec les opérateurs réseaux et stocker leurs fichiers au sein des petites stations de base. Dans la deuxième partie de cette thèse, le problème de gestion du spectre est étudié dans des réseaux contenant des stations de base munies de capacités de stockage ainsi que dans les systèmes LTE-U. En particulier, une approche de gestion de backhaul distribuée est proposée pour des réseaux cellulaire ayant des capacités de stockage et des liens de backhaul hétérogènes. D'autre part, un modèle multi-jeux est proposé comme un nouvel outil de la théorie des jeux pour faire face aux nouveaux problèmes d'allocation de ressources qui émergent avec l'introduction de la technologie LTE-U dans les réseaux sans fil. A cet égard, un multi-jeux composé de deux sous-jeux de types différents est formulé pour optimiser la coexistence des stations de base LTE-U et utilisateurs WiFi sur les bandes non-licenciés, tout en empêchant les stations de base LTE-U de dégrader la performance du réseau WiFi. / This thesis consists in developing distributed mechanisms for resource allocation in next-generation cellular networks. In the first part of this thesis, the technical and economic challenges for the implementation of distributed storage policies in small cell networks are addressed. In particular, a proactive storage approach is proposed enabling the small base stations to exploit the information extracted from online social networks to estimate the local popularity of the files. Another optimized storage approach is proposed for ultra-dense cellular networks while accounting for the instantaneous variations of the state of the storage units. To facilitate the deployment of these storage solutions, new economic mechanisms are developed to motivate content providers to cooperate with network operators and store their files within the operators' small base stations. In the second part of this thesis, the problem of spectrum management is studied in cache-enabled small cell networks as well as LTE-U systems. In particular, a distributed backhaul management approach is proposed for cellular networks with heterogeneous backhaul links. On the other hand, a multi-game framework is proposed as a new game theoretic tool to cope with the new resource allocation problems that emerge with the introduction of LTEU technology in wireless networks. In this regard, a multi-game composed of two subgames of different types is formulated to optimize the coexistence of LTE-U base stations and WiFi users over unlicensed bands, while preventing LTE-U base stations from jeopardizing the WiFi users.

Ce travail se concentre sur l'étude de jeux joués sur des graphes finis, parun nombre arbitraire de joueurs, dont les objectifs ne sont pas antagonistes.Chaque joueur représente un agent, c'est-à-dire un programme, un processus,ou un périphérique, qui interagit avec les autres joueurs et leurenvironnement commun dans le but de satisfaire au mieux son objectifindividuel.Des concepts telsque les équilibres de Nash, permettant d'exprimer l'optimalité des stratégiesdes joueurs, ont été étudiés dans un cadre déterministe, et l'existencede tels équilibres n'est pas assurée, même lorsque les objectifs des joueurssont de simples conditions d'accessibilité ou de sûreté. En effet, lorsqueles joueurs jouent de manière déterministe, le système évolue en conservantune certaine symmétrie, ce qui nous motive à considérer un modèle stochastiqueoù les joueurs et l'environnement sont sources d'aléa. Dans le premier cas,nous montrons que les concepts classiques d'équilibres de Nash ne peuventêtre calculés, et introduisons des notions approchées d'équilibrescalculables. Dans le deuxième cas, nous nous intéressons à l'analyse desystèmes composés d'un nombre arbitraires de processus, dont l'éxécutionest déterminée par un ordonnanceur, c'est-à-dire l'environnement,probabiliste. / We study games played on graphs by an arbitrary number of players withnon-zero sum objectives. The players representagents (programs, processes or devices) that can interact to achieve their ownobjectives as much as possible. Solution concepts, as Nash Equilibrium, forsuch optimal plays,need not exist when restricting topure deterministic strategies, even with simple reachability or safetyobjectives. The symmetry induced by deterministic behavioursmotivates the studies where eitherthe players or the environment can use randomization. In the first case, weshow that classical concepts are undecidable with a fixednumber of agents and propose computable approximations.In the second case, we studyrandomization as a reasonable policy for scheduling an arbitrary number ofprocesses.

De nombreux bugs informatiques ont mis en lumière le besoin de certifier les programmes informatiques et la vérification de programmes a connu un développement important au cours des quarante dernières années. Parmi les méthodes possibles, on trouve le model-checking, développé par Clarke et Emerson dans les années 80. Le model-checking consiste à trouver un modèle abstrait pour le système et un formalisme logique pour le comportement puis à vérifier si le modèle vérifie la propriété exprimée dans la logique. La difficulté consiste alors à développer des algorithmes efficaces pour les différents formalismes. Nous nous intéresserons en particulier au formalisme logique de strategy Logic SL, utilisée sur les systèmes multiagents. SL est particulièrement expressif de par son traitement des stratégies (comportements possibles pour les agents du système) comme des objets du premier ordre. Dans sa définition, divers choix sémantiques sont faits et, bien que ces choix se justifient, d'autres possibilités n'en sont pas plus absurdes: tel ou tel choix donne telle ou telle logique et chacune permet d'exprimer des propriétés différentes. Dans cette thèse, nous étudions les différentes implications des différents choix sémantiques. Nous commencerons par introduire SL et préciserons l'étendue des connaissances actuelles. Nous nous intéresserons ensuite aux possibilités non explorées par la sémantique originale. Nous étudierons aussi la logique sur des systèmes quantitatifs (ajout de contraintes d'énergie et de contraintes de compteurs). Finalement, nous examinerons la question des dépendances dans SL[BG] (un fragment de SL). / With the proliferation of computerised devices, software verification is more prevalent than ever. Since the 80's, multiple costly software failures have forced both private and public actors to invest in software verification. Among the main procedures we find the model-checking, developed by Clarke and Emerson in the 80's. It consists in abstracting both the system into a formal model and the property of expected behaviour in some logical formalism, then checking if the property's abstraction holds on the system's abstraction. The difficulty lies in finding appropriate models and efficient algorithms. In this thesis, we focus on one particular logical formalism: the Strategy Logic SL, used to express multi-objectives properties of multi-agents systems. Strategy Logic is a powerful and expressive formalism that treats strategies (i.e. potential behaviours of the agents) like first-order objects. It can be seen as an analogue to first-order logic for multi-agents systems. Many semantic choices were made in its definition without much discussion. Our main contributions are relative to the possibilities left behind by the original definition. We first introduce SL and present some complexity results (including some of our owns). We then outline some other semantic choices within SL's definition and study their influence. Third, we study the logic's behaviour under quantitative multi-agents systems (games with energy and counter constraints). Finally, we address the problem of dependencies within SL[BG], a fragment of SL.

Cette thèse porte sur l'efficacité des algorithmes distribués de partage des ressources et des algorithmes de découvert de chemin en ligne. Dans la première partie de la thèse, nous analysons un jeu dans lequel les utilisateurs paient pour utiliser une ressource partagée. La ressource allouée à un utilisateur est directement proportionnel à son paiement. Chaque utilisateur veut minimiser son paiement en assurant une certaine qualité de service. Ce problème est modélisé comme un jeu non-coopératif de partage des ressources. A cause du manque des expressions analytiques de la discipline de file d'attente sous-jacente, nous pouvons résoudre le jeu que sous certaines hypothèses. Pour le cas général, nous développons une approximation basée sur un résultat fort trafic et nous validons la précision de l'approximation numériquement.Dans la deuxième partie, nous étudions l'efficacité des jeux de balance de charge, c'est à dire, nous comparons la perte de performance de routage non coopératif décentralisé avec un routage centralisé. Nous montrons que le PoA est une mesure très pessimiste car il est atteint que dans des cas pathologiques. Dans la plupart des scénarios, les implémentations distribués de balance de charge effectuent presque aussi bien que la mise en œuvre centralisée optimale.Dans la dernière partie de la thèse, nous analysons problème de découverte chemin optimal dans les graphes complets. En ce problème, les valeurs des arêtes sont inconnues, mais peuvent être interrogés. Pour une fonction donnée qui est appliquée à des chemins, l'objectif est de trouver un meilleur chemin de valeur à partir d'une source vers une destination donnée interrogation le plus petit nombre de bords. Nous vous proposons le rapport de requête en tant que mesure de l'efficacité des algorithmes qui permettent de résoudre ce problème. Nous prouvons une limite inférieure pour ne importe quel algorithme qui résout ce problème et nous avons proposé un algorithme avec un rapport de requête strictement inférieure à 2. / This thesis deals with the efficiency of distributed resource sharing algorithms and of online path discovery algorithms. In the first part of the thesis, we analyse a game in which users pay for using a shared resource. The allocated resource to a user is directly proportional to its payment. Each user wants to minimize its payment while ensuring a certain quality of service. This problem is modelled as a non-cooperative resource-sharing game. Due to lack of analytical expressions for the underlying queuing discipline, we are able to give the solution of the game only under some assumptions. For the general case, we develop an approximation based on a heavy-traffic result and we validate the accuracy of the approximation numerically. In the second part, we study the efficiency of load balancing games, i.e., we compare the loss in performance of noncooperative decentralized routing with a centralized routing. We show that the PoA is very pessimistic measure since it is achieved in only pathological cases. In most scenarios, distributed implementations of load-balancing perform nearly as well as the optimal centralized implementation. In the last part of the thesis, we analyse the optimal path discovery problem in complete graphs. In this problem, the values of the edges are unknown but can be queried. For a given function that is applied to paths, the goal is to find a best value path from a source to a given destination querying the least number of edges. We propose the query ratio as efficiency measure of algorithms that solve this problem. We prove a lower-bound for any algorithm that solves this problem and we proposed an algorithm with query ratio strictly less than 2.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.