À la base, les jeux de hasard et d’argent (JHA) se révèlent pour la grande majorité des gens une activité ludique agréable. On les associe effectivement aux loisirs, puisqu’ils répondent pratiquement aux mêmes besoins, dont la curiosité, le divertissement, la détente, la socialisation et la reconnaissance (Chevalier, 2003; Chevalier & Papineau, 2007; Paradis & Courteau, 2003). En contrepartie, ils constituent tout de même un risque d’excès. Bien que personne ne soit vraiment à l’abri de la dépendance, les écrits scientifiques montrent que certains groupes se révèlent particulièrement à risque. Avec les personnes qui souffrent de troubles mentaux et toxicomaniaques (Walters, 1997), la population correctionnelle se trouve parmi les individus les plus susceptibles de présenter des problèmes liés au jeu pathologique (Abbott, McKenna, & Giles, 2005; Ashcroft, Daniels, & Hart, 2004; Lahn, 2005). Or, si plusieurs études informent sur les habitudes de jeu précarcérales des hommes condamnés à l’emprisonnement, peu renseignent sur ce qu’il advient de cette pratique à l’intérieur des établissements de détention. Malgré une interdiction formelle des services correctionnels, on reconnaît pourtant la présence des JHA en prison (Abbott et al., 2005; Lahn & Grabosky, 2003; Nixon, Leigh, & Grabosky, 2006; Williams, Royston, & Hagen, 2005; Lahn, 2005). Cependant, la plupart des études se contentent trop souvent de dresser un portrait purement descriptif des types de jeux et des formes de mises. Une meilleure compréhension de cette pratique intra-muros se révèle essentielle, ne serait-ce que si l’on tient compte de la proportion non négligeable de détenus aux prises avec une telle dépendance. Cette thèse entend donc améliorer la compréhension de cette pratique dans les établissements de détention fédéraux du Québec, en se basant sur l’opinion et l’expérience de 51 hommes qui y sont incarcérés. Des entrevues qualitatives en français ont été effectuées avec des détenus québécois de plus de 18 ans, purgeant une peine d’emprisonnement minimale de vingt-quatre mois. Les résultats obtenus suite à des analyses thématiques sont répartis dans trois articles scientifiques. Le premier article décrit le déroulement des JHA intra-muros et analyse l’influence du milieu carcéral sur l’accès à ces activités et leur signification. Contrairement à nos attentes, le règlement interdisant les paris ne s’avère pas un obstacle central à leur pratique. Des éléments liés au contexte correctionnel et à la sentence en restreignent davantage la participation. La disponibilité et les bienfaits habituellement retirés des JHA, comme le plaisir et l’excitation, s’avèrent beaucoup plus limités que ce que ces activités offrent habituellement dans la société libre. Le second article étudie les conséquences potentielles des JHA, de même que la façon dont les détenus y réagissent. À la base, le seul fait que ces activités impliquent obligatoirement un échange d’argent, de biens de valeur ou de services rendus engendre pour tous les joueurs un risque de contracter des dettes. Une analyse dynamique montre que certaines frictions se développent autour des JHA, qui s’expliquent toutefois mieux par les caractéristiques du milieu carcéral. Le dernier article aborde les motifs qui justifient la participation ou non de la population correctionnelle à des JHA durant leur incarcération. Il tient compte des habitudes de jeu au cours des douze mois qui ont précédé la détention, soit des non-joueurs, des joueurs récréatifs et des joueurs problématiques. Pour la plupart des détenus, les JHA servent d’alternative ludique à l’ennui, mais certains les utilisent également dans le but de s’intégrer, voire indirectement de se protéger. Fait encore plus intéressant, malgré la présence de joueurs dépendants parmi les hommes interviewés, aucune des motivations généralement associées au jeu pathologique n’a été rapportée pour justifier la pratique des JHA en prison. En somme, les JHA demeurent généralement sans conséquence dans les établissements de détention québécois, puisque très peu de détenus semblent dépasser leurs limites et s’endetter. Les conflits entourant ces activités apparaissent surtout sous forme de querelles, suite à des doutes sur l’intégrité d’un joueur ou une défaite non assumée. Les événements violents, comme des règlements de compte, faisant suite à des dettes impayées se révèlent exceptionnels. Les résultats de cette thèse montrent également que certains joueurs pathologiques, malgré l’opportunité de s’adonner à des JHA, s’abstiennent ou cessent de miser au cours de leur incarcération. Ces dernières données permettent de réfléchir sur le concept de dépendance et sur les éléments prometteurs pour le traitement des joueurs problématiques incarcérés. / Basically, gambling is a pleasant pastime for the vast majority of people. It is indeed associated with leisure, since it fills almost the same needs, including curiosity, entertainment, relaxation, socialization and recognition (Chevalier, 2003; Chevalier & Papineau, 2007; Paradis & Courteau, 2003). However, it still involves a risk of excess. Although no one is truly immune to addiction, scientific papers show that certain groups have been found to be particularly at risk. In addition to people with mental disorders and addictions (Walters, 1997), members of the correctional population are among those most likely to present pathological gambling problems (Abbott, McKenna, & Giles, 2005; Ashcroft, Daniels, & Hart, 2004; Lahn, 2005). And yet, while several studies examine pre-incarceration gambling habits of men sentenced to prison, few report on what happens to this practice in detention facilities. Although gambling is formally prohibited by correctional services, its presence in prison is nevertheless acknowledged (Abbott et al., 2005; Lahn & Grabosky, 2003; Nixon, Leigh, & Grabosky, 2006; Williams, Royston, & Hagen, 2005; Lahn, 2005). However, studies too often content themselves with drawing a purely descriptive portrait of the types of games and bets. A better understanding of gambling in prison is essential, if we consider the non negligible proportion of inmates struggling with such an addiction. The objective of this thesis is therefore to improve our understanding of gambling in Quebec’s federal detention facilities, based on the opinions and experience of 51 male inmates. Qualitative interviews were conducted in French with male inmates over 18 years of age from Quebec, serving a minimum prison sentence of 24 months. The thematic analysis results were divided into three scientific articles. The first article describes the conduct of gambling within the walls and analyzes the influence of prison settings on access to these activities and their significance. Contrary to our expectations, the regulation prohibiting betting is not a central obstacle to this practice. Participation is restricted more by factors related to the correctional context and the sentence. The availability of gambling and the usual benefits derived, such as pleasure and excitement, are far more limited than those generally provided by this activity in free society. The second article examines the potential consequences of gambling, as well as the inmates’ reactions to them. Basically, the fact alone that this activity necessarily involves an exchange of money, valuable items or services rendered puts all players at risk of incurring debts. However, a dynamic analysis shows that some frictions related to gambling are better explained by characteristics of the prison environment. The last article addresses the reasons why members of the correctional population do or do not gamble during their incarceration. It takes into account the gambling habits of non-gamblers, recreational gamblers and problem gamblers over the 12 months prior to detention. For most inmates, gambling serves as a recreational alternative to boredom, but some use it also for the purpose of integrating, or even protecting themselves indirectly. Even more interesting is the fact that, despite the presence of gambling addicts among the men interviewed, none of the motivations generally associated with pathological gambling was given as a reason for gambling in prison. In summary, gambling generally remains without consequence in Quebec’s detention facilities, since very few inmates appear to exceed their limits and incur debts. Conflicts related to this activity consist mostly in arguments stemming from doubts concerning a player’s integrity or an unaccepted defeat. Violent events, such as settlings of accounts due to unpaid debts, were found to be the exception. The results of this thesis show also that, despite having the opportunity to gamble, some pathological gamblers quit or abstain from betting during their incarceration. This new information enables us to reflect on the concept of addiction and on promising avenues for treating incarcerated problem gamblers.

La motivation incite les apprenants à s’engager dans une activité et à persévérer dans son accomplissement afin d’atteindre un but. Dans les Systèmes Tutoriels Intelligents (STI), les études sur la motivation des apprenants possèdent trois manques importants : un manque de moyens objectifs et fiables pour évaluer cet état, un manque d’évaluation de rôles joués par les facteurs motivationnels conçus dans l’environnement d’apprentissage et un manque de stratégies d’interventions motivationnelles pour soutenir la motivation des apprenants. Dans cette thèse, nous nous intéressons à mieux comprendre l’état de la motivation des apprenant ainsi que les facteurs et stratégies motivationnels dans un environnement d’apprentissage captivant : les jeux sérieux. Dans une première étude, nous évaluons la motivation des apprenants par l’entremise d’un modèle théorique de la motivation (ARCS de Keller) et de données électro-physiologiques (la conductivité de la peau, le rythme cardiaque et l’activité cérébrale). Nous déterminons et évaluons aussi quelques situations ou stratégies favorisant la motivation dans l’environnement des jeux sérieux étudié. Dans une deuxième étude, nous développons un prototype de jeux sérieux intégrant – dans une première version – quelques éléments motivationnels issus de jeux vidéo et – dans une deuxième version – des stratégies motivationnelles d’un modèle théorique de la motivation. Nous espérons, avec une évaluation motivationnelle de notre prototype, soutenir les apprenants à atteindre des hauts niveaux de motivation, de persévérance et de performance. / Motivation encourages learners to be engaged in an activity and to persevere in its accomplishment in order to achieve a goal. In Intelligent Tutoring Systems (ITS), different studies of learners’ motivation have showed three major lacks: a lack of objective and reliable means to assess this state, a lack of evaluation of the roles played by motivational factors developed by learning environments, and a lack of motivational interventions to support learners’ motivation. In this thesis, we are interested in understanding the state of motivation, as well as motivational factors and strategies in an exciting learning environment: serious games. First, we carry out an empirical study to assess learners’ motivation using Keller’s ARCS psychological model combined with electro-physiological recordings, namely skin conductance, heart rate, and brain activity. We also identify and evaluate different situations and strategies that promote motivation in a serious game environment. Second, we develop a serious game which has some motivational elements (version 1) as well as different motivational strategies (version 2). Our serious game intends to support learners to rich high levels of motivation, perseverance and performance. We conduct an empirical assessment of learners’ motivation during interaction with our serious game.

Ce mémoire propose une réflexion sur des modèles permettant de mieux comprendre et concevoir l’expérience esthétique d’un jeu vidéo. Ces modèles traduisent différents idéaux de la place du joueur. Comme on peut le constater à travers une réflexion sur le modèle du cercle magique, jouer est souvent compris comme un acte unilatéral d’entrée en imagination dans un monde étranger au monde actuel – toute sortie marquant la pénalité ou la fin du jeu. De ce point de vue, le designer aurait donc pour rôle de placer et de maintenir le joueur dans le monde virtuel représenté pour qu’il s’y sente immergé et présent. Cela dit, comme en témoignent les critiques qui s’élèvent contre le modèle du cercle magique, d’autres stratégies de mise en place du joueur sont à distinguer et à définir pour faciliter l’analyse et la conception des jeux vidéo. Devant ce modèle, jugé limitatif, ce que nous proposons ici est de recourir à quelques outils méthodologiques et typologiques de l’esthétique de la réception en histoire de l’art pour bâtir un modèle plus englobant, celui de la place du joueur, dont nous testons la validité par l’analyse du jeu vidéo God of War III (2010). / This thesis proposes a consideration of models that allow one to better understand and develop the aesthetic experience of a video game. Such models reflect different ideals of the player’s position. Since we approach it through a reflection on the model of the “magic circle”, play is often understood to be a unilateral act of entering, via the imagination a world foreign to the real world - where any penalty or exit marks the end of the game. Looked at this way, the designer’s role is therefore to place and maintain the player in the virtual world, making him feel immersed and present therein. However, as evidenced by those critics who speak out against the model of the magic circle, other strategies to put the player in place need to be distinguished and defined in order to facilitate the analysis and design of video games. Given this model, deemed to be restrictive, what we propose is to use some typological and methodological tools of reception aesthetics in art history in order to build a more inclusive model of the "player's place", the validity of which is tested by analysing the video game God of War III (2010).

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

La dernière décennie a vu l'émergence d'Internet et l'apparition des applications multimédia qui requièrent de plus en plus de bande passante, ainsi que des utilisateurs qui exigent une meilleure qualité de service. Dans cette perspective, beaucoup de travaux ont été effectués pour améliorer l'utilisation du spectre sans fil.Le sujet de ma thèse de doctorat porte sur l'application de la théorie des jeux, la théorie des files d'attente et l'apprentissage dans les réseaux sans fil,en particulier dans des environnements partiellement observables. Nous considérons différentes couches du modèle OSI. En effet, nous étudions l'accès opportuniste au spectre sans fil à la couche MAC en utilisant la technologie des radios cognitifs (CR). Par la suite, nous nous concentrons sur le contrôle de congestion à la couche transport, et nous développons des mécanismes de contrôle de congestion pour le protocole TCP. / Since delay-sensitive and bandwidth-intense multimedia applications have emerged in the Internet, the demand for network resources has seen a steady increase during the last decade. Specifically, wireless networks have become pervasive and highly populated.These motivations are behind the problems considered in this dissertation.The topic of my PhD is about the application of game theory, queueing theory and learning techniques in wireless networks under some QoS constraints, especially in partially observable environments.We consider different layers of the protocol stack. In fact, we study the Opportunistic Spectrum Access (OSA) at the Medium Access Control (MAC) layer through Cognitive Radio (CR) approaches.Thereafter, we focus on the congestion control at the transport layer, and we develop some congestion control mechanisms under the TCP protocol.The roadmap of the research is as follows. Firstly, we focus on the MAC layer, and we seek for optimal OSA strategies in CR networks. We consider that Secondary Users (SUs) take advantage of opportunities in licensed channels while ensuring a minimum level of QoS. In fact, SUs have the possibility to sense and access licensed channels, or to transmit their packets using a dedicated access (like 3G). Therefore, a SU has two conflicting goals: seeking for opportunities in licensed channels, but spending energy for sensing those channels, or transmitting over the dedicated channel without sensing, but with higher transmission delay. We model the slotted and the non-slotted systems using a queueing framework. Thereafter, we analyze the non-cooperative behavior of SUs, and we prove the existence of a Nash equilibrium (NE) strategy. Moreover, we measure the gap of performance between the centralized and the decentralized systems using the Price of Anarchy (PoA).Even if the OSA at the MAC layer was deeply investigated in the last decade, the performance of SUs, such as energy consumption or Quality of Service (QoS) guarantee, was somehow ignored. Therefore, we study the OSA taking into account energy consumption and delay. We consider, first, one SU that access opportunistically licensed channels, or transmit its packets through a dedicated channel. Due to the partial spectrum sensing, the state of the spectrum is partially observable. Therefore, we use the Partially Observable Markov Decision Process (POMDP) framework to design an optimal OSA policy for SUs. Specifically, we derive some structural properties of the value function, and we prove that the optimal OSA policy has a threshold structure.Thereafter, we extend the model to the context of multiple SUs. We study the non-cooperative behavior of SUs and we prove the existence of a NE. Moreover, we highlight a paradox in this situation: more opportunities in the licensed spectrum may lead to worst performances for SUs. Thereafter, we focus on the study of spectrum management issues. In fact, we introduce a spectrum manager to the model, and we analyze the hierarchical game between the network manager and SUs.Finally, we focus on the transport layer and we study the congestion control for wireless networks under some QoS and Quality of Experience (QoE) constraints. Firstly, we propose a congestion control algorithm that takes into account applications' parameters and multimedia quality. In fact, we consider that network users maximize their expected multimedia quality by choosing the congestion control strategy. Since users ignore the congestion status at bottleneck links, we use a POMDP framework to determine the optimal congestion control strategy.Thereafter, we consider a subjective measure of the multimedia quality, and we propose a QoE-based congestion control algorithm. This algorithm bases on QoE feedbacks from receivers in order to adapt the congestion window size. Note that the proposed algorithms are designed based on some learning methods in order to face the complexity of solving POMDP problems.

L’approche pluridisciplinaire de cette thèse a pour objet principal la définition et l’évaluation du concept de « cyberérotisme ». L’évocation de cette notion est d’une prégnance telle au sein de la représentation du « corps virtuel » qu’il semble désormais possible de la considérer comme la figure emblématique des rapports au corps qui émergent dans le champ contemporain. Notre méthode, alliant esthétique, études culturelles et psychanalyse, s’établit en trois temps. Il s’agit tout d’abord d’élaborer une base de données afin de mettre en évidence l’appréhension conceptuelle qui va nous permettre de composer une première grille de lecture ; pour ce faire, nous établissons un corpus des films consacrés qui témoignent d’une approche spontanée du sujet, principalement eXistenZ, Demonlover, The Cell et Le Cobaye. Une seconde base de données est constituée à partir de l’observation des jeux vidéo, notamment les jeux pornographiques et hentai, afin de cerner les conditions de l’expérience dans son accomplissement actuel. Enfin, la rémanence des thèmes de la violence, du sadisme, de l’abandon du corps, de son renouvellement ou sa reconfiguration désignent finalement l’angoisse comme l’aspect central de l’expérience. C’est à partir de cette hypothèse de recherche que s’élabore, in fine, la dernière partie de cette thèse. / The main purpose of this multidisciplinary research is to define and assess the concept of “cybereroticism”. This notion is of such significance in the « virtual body » representation that it now seems possible to consider it an emblematic figure of the way the body is implicated in the contemporary field. Our method, combining aesthetics, cultural studies and psychoanalysis, is set up in three steps. First of all, we will provide a database highlighting the conceptual framework, which will allow us to create the initial terms of reference. In order to achieve this, we will provide a corpus of serious movies reflecting a spontaneous approach of this topic, mainly eXistenZ, Demonlover, The Cell and The Lawmmower Man. A second database will be achieved by observing video games, including pornographic and hentai games, in order to identify the conditions of the experience in its current state. Lastly, we will demonstrate how the persistence of the themes of violence and sadism, as well as the abandon of the body, its renewal or its reconfiguration, refer ultimately to anguish as a key aspect of the experience. This research hypothesis will eventually represent the last part of this thesis.

Prouver l’équivalence de programmes écrits dans un langage fonctionnel avec références est un problème notoirement difficile. L’objectif de cette thèse est de proposer un système logique dans lequel de telles preuves peuvent être formalisées, et dans certains cas inférées automatiquement. Dans la première partie, une méthode générique d’extension de la théorie des types dépendants est proposée, basée sur une interprétation du forcing vu comme une traduction de préfaisceaux de la théorie des types. Cette extension dote la théorie des types de constructions récursives gardées, qui sont utilisées ensuite pour raisonner sur les références d’ordre supérieure. Dans une deuxième partie, nous définissons une sémantique des jeux nominale opérationnelle pour un langage avec références d’ordre supérieur. Elle marie la structure catégorique de la sémantique des jeux avec une représentation sous forme de traces de la dénotation des programmes, qui se calcule de manière opérationnelle et dispose donc de bonnes propriétés de modularité. Cette sémantique nous permet ensuite de prouver la complétude de relations logiques à la Kripke définit de manière directe, via l’utilisation de types récursifs gardés, sans utilisation de la biorthogonalité. Une telle définition directe nécessite l’utilisation de mondes omniscient et un contrôle fin des locations divulguées. Finalement, nous introduisons une logique temporelle qui donne un cadre pour définir ces relations logiques à la Kripke. Nous ramenons alors le problème de l’équivalence contextuelle à la satisfiabilité d’une formule de cette logique générée automatique, c’est à dire à l’existence d’un monde validant cette formule. Sous certaines conditions, cette satisfiabilité peut être décidée via l’utilisation d’un solveur SMT. La complétude de notre méthode devrait permettre d’obtenir des résultats de décidabilité pour l’équivalence contextuelle de certains fragment du langage considéré, en fournissant un algorithme pour construire de tels mondes. / Proving program equivalence for a functional language with references is a notoriously difficult problem. The goal of this thesis is to propose a logical system in which such proofs can be formalized, and in some cases inferred automatically. In the first part, a generic extension method of dependent type theory is proposed, based on a forcing interpretation seen as a presheaf translation of type theory. This extension equips type theory with guarded recursive constructions, which are subsequently used to reason on higher-order references. In the second part, we define a nominal game semantics for a language with higher-order references. It marries the categorical structure of game semantics with a trace representation of denotations of programs, which can be computed operationally and thus have good modularity properties. Using this semantics, we can prove the completeness of Kripke logical relations defined in a direct way, using guarded recursive types, without using biorthogonality. Such a direct definition requires omniscient worlds and a fine control of disclosed locations. Finally, we introduce a temporal logic which gives a framework to define these Kripke logical relations. The problem of contextual equivalence is then reduced to the satisfiability of an automatically generated formula defined in this logic, i.e. to the existence of a world validating this formula. Under some conditions, this satisfiability can be decided using a SMT solver. Completeness of our methods opens the possibility of getting decidability results of contextual equivalence for some fragments of the language, by giving an algorithm to build such worlds.

Dans le cadre de cette thèse, nous nous intéressons plus particulièrement àdeux techniques permettant d’améliorer l’efficacité énergétique ou spectrale desréseaux sans fil. Dans la première partie de cette thèse, nous proposons de combinerles capacités de prédictions du contexte futur de transmission au classiqueet connu tradeoff latence - efficacité énergétique, amenant à ce que l’on nommeraun réseau proactif tolérant à la latence. L’objectif dans ce genre de problèmesconsiste à définir des politiques de transmissions optimales pour un ensembled’utilisateur, qui garantissent à chacun de pouvoir accomplir une transmissionavant un certain délai, tout en minimisant la puissance totale consommée auniveau de chaque utilisateur. Nous considérons dans un premier temps le problèmemono-utilisateur, qui permet alors d’introduire les concepts de tolérance àla latence, d’optimisation et de contrôle de puissance qui sont utilisés dans lapremière partie de cette thèse. L’extension à un système multi-utilisateurs estensuite considérée. L’analyse révèle alors que l’optimisation multi-utilisateurpose problème du fait de sa complexité mathématique. Mais cette complexitépeut néanmoins être contournée grâce aux récentes avancées dans le domainede la théorie des jeux à champs moyens, théorie qui permet de transiter d’unjeu multi-utilisateur, vers un jeu à champ moyen, à plus faible complexité. Lessimulations numériques démontrent que les stratégies de puissance retournéespar l’approche jeu à champ moyen approchent notablement les stratégies optimaleslorsqu’elles peuvent être calculées, et dépassent les performances desheuristiques communes, lorsque l’optimum n’est plus calculable, comme c’est lecas lorsque le canal varie au cours du temps.Dans la seconde partie de cettethèse, nous investiguons un possible problème dual au problème précédent. Plusspécifiquement, nous considérons une approche d’optimisation d’efficacité spectrale,à configuration de puissance constante. Pour ce faire, nous proposonsalors d’étudier l’impact sur le réseau des récentes avancées en classification d’interférence.L’analyse conduite révèle que le système peut bénéficier d’uneadaptation des traitements d’interférence faits à chaque récepteur. Ces gainsobservés peuvent également être améliorés par deux altérations de la démarched’optimisation. La première propose de redéfinir les groupes d’interféreurs decellules concurrentes, supposés transmettre sur les mêmes ressources spectrales.L’objectif étant alors de former des paires d’interféreurs “amis”, capables detraiter efficacement leurs interférences réciproques. La seconde altération portele nom de “Virtual Handover” : lorsque la classification d’interférence est considérée,l’access point offrant le meilleur SNR n’est plus nécessairement le meilleuraccess point auquel assigner un utilisateur. Pour cette raison, il est donc nécessairede laisser la possibilité au système de pouvoir choisir par lui-même la façondont il procède aux assignations des utilisateurs. Le processus d’optimisationse décompose donc en trois parties : i) Définir les coalitions d’utilisateurs assignésà chaque access point ; ii) Définir les groupes d’interféreurs transmettantsur chaque ressource spectrale ; et iii) Définir les stratégies de transmissionet les traitements d’interférences optimaux. L’objectif de l’optimisationest alors de maximiser l’efficacité spectrale totale du système après traitementde l’interférence. Les différents algorithmes utilisés pour résoudre, étape parétape, l’optimisation globale du système sont détaillés. Enfin, des simulationsnumériques permettent de mettre en évidence les gains de performance potentielsofferts par notre démarche d’optimisation. / In this thesis, we investigate two techniques used for enhancing the energy orspectral efficiency of the network. In the first part of the thesis, we propose tocombine the network future context prediction capabilities with the well-knownlatency vs. energy efficiency tradeoff. In that sense, we consider a proactivedelay-tolerant scheduling problem. In this problem, the objective consists ofdefining the optimal power strategies of a set of competing users, which minimizesthe individual power consumption, while ensuring a complete requestedtransmission before a given deadline. We first investigate the single user versionof the problem, which serves as a preliminary to the concepts of delay tolerance,proactive scheduling, power control and optimization, used through the first halfof this thesis. We then investigate the extension of the problem to a multiusercontext. The conducted analysis of the multiuser optimization problem leads toa non-cooperative dynamic game, which has an inherent mathematical complexity.In order to address this complexity issue, we propose to exploit the recenttheoretical results from the Mean Field Game theory, in order to transitionto a more tractable game with lower complexity. The numerical simulationsprovided demonstrate that the power strategies returned by the Mean FieldGame closely approach the optimal power strategies when it can be computed(e.g. in constant channels scenarios), and outperform the reference heuristicsin more complex scenarios where the optimal power strategies can not be easilycomputed.In the second half of the thesis, we investigate a dual problem to the previousoptimization problem, namely, we seek to optimize the total spectral efficiencyof the system, in a constant short-term power configuration. To do so, we proposeto exploit the recent advances in interference classification. the conductedanalysis reveals that the system benefits from adapting the interference processingtechniques and spectral efficiencies used by each pair of Access Point (AP) and User Equipment (UE). The performance gains offered by interferenceclassification can also be enhanced by considering two improvements. First, wepropose to define the optimal groups of interferers: the interferers in a samegroup transmit over the same spectral resources and thus interfere, but can processinterference according to interference classification. Second, we define theconcept of ’Virtual Handover’: when interference classification is considered,the optimal Access Point for a user is not necessarily the one providing themaximal SNR. For this reason, defining the AP-UE assignments makes sensewhen interference classification is considered. The optimization process is thenthreefold: we must define the optimal i) interference processing technique andspectral efficiencies used by each AP-UE pair in the system; ii) the matching ofinterferers transmitting over the same spectral resources; and iii) define the optimalAP-UE assignments. Matching and interference classification algorithmsare extensively detailed in this thesis and numerical simulations are also provided,demonstrating the performance gain offered by the threefold optimizationprocedure compared to reference scenarios where interference is either avoidedwith orthogonalization or treated as noise exclusively.

Cette thèse aborde la problématique de la création d’intelligences artificielles (IA) contrôlant la prise de décision haut-niveau dans les jeux de stratégie. Ce type de jeux propose des environnements complexes nécessitant de manipuler de nombreuses ressources en faisant des choix d’actions dépendant d’objectifs à long terme. La conception de ces IA n’est pas simple car il s’agit de fournir une expérience pour le joueur qui soit divertissante et intéressante à jouer. Ainsi, le but n’est pas d’obtenir des comportements d’IA imbattables, mais plutôt de refléter différents traits de personnalités permettant au joueur d’être confronté à des adversaires diversifiés. Leur conception fait intervenir des game designers qui vont définir les différentes stratégies en fonction de l’expérience qu’ils souhaitent créer pour le joueur, et des développeurs qui programment et intègrent ces stratégies au jeu. La collaboration entre eux nécessite de nombreux échanges et itérations de développement pour obtenir un résultat qui correspond aux attentes des designers. L’objectif de cette thèse est de proposer une solution de modélisation de stratégies accessible aux game designers en vue d’améliorer et de simplifier la création de comportements stratégiques. Notre proposition prend la forme d’un moteur stratégique choisissant des objectifs à long terme et vient se placer au dessus d’un module tactique qui gère l’application concrète de ces objectifs. La solution proposée n’impose pas de méthode pour résoudre ces objectifs et laisse libre le fonctionnement du module tactique. Le moteur est couplé à un modèle de stratégie permettant à l’utilisateur d’exprimer des règles permettant au moteur de choisir les objectifs et de leur allouer des ressources. Ces règles permettent d’exprimer le choix d’objectifs en fonction du contexte, mais également d’en choisir plusieurs en parallèle et de leur donner des importances relatives afin d’influencer la répartition des ressources. Pour améliorer l’intelligibilité nous utilisons un modèle graphique inspiré des machines à états finis et des behavior trees. Les stratégies créées à l’aide de notre modèle sont ensuite exécutées par le moteur de stratégie pour produire des directives qui sont données au module tactique. Ces directives se présentent sous la forme d’objectifs stratégiques et de ressources qui leur sont allouées en fonction de leurs besoins et de l’importance relative qui leur a été donnée. Le module stratégique permet donc de rendre accessible la conception du niveau stratégique d’une IA contrôlant un adversaire dans un jeu de stratégie. / This PhD thesis addresses the topic of creating artificial intelligence (AI) to control high-level decision-making in strategy games. This kind of game offers complex environments that require the manipulation of a large number of resources by choosing actions depending on long-term goals. This AI design is not simple because it is about providing to the player a playful and interesting experience. Hence, the aim is not to create unbeatable behaviors, but rather to display several personality traits allowing the player to face diverse opponents. Its creation involves game designers who are responsible of defining several strategies according to the experience they want to provide to the player, and game developers who implement those strategies to put them into the game. The collaboration between them requires many exchanges and development iterations to obtain a result corresponding to game designers’ expectations. The objective of this PhD thesis is to improve and simplify the creation of strategical behaviors by proposing a strategy model intelligible to game designers and that can be interfaced easily with developers’ work. For game designers, a strategy model has been created to allow them to express rules guiding the choice of goals and their allocated resources. These rules make it possible for game designers to express which goal to choose according to the context but also to choose several of them and give them relative importance in order to influence the resource distribution. To improve intelligibility we use a graphical model inspired from finite state machines and behavior trees. Our proposition also includes a strategy engine which executes the strategies created with the model. This execution produces directives that are represented by a list of selected strategical goals and the resources that have been allocated according to the importance and needs of each goal. These directives are intended for a tactical module in charge of their application. The developers are then responsible for the implementation of this tactical module. Our solution enables game designers to directly design the strategical level of an AI and therefore facilitates their cooperation with game developers and simplifies the entire creation process of the AI.

L'Internet des objets (IoT) fait référence à la croissance continue des réseaux d'objets du quotidien qui s'interconnectent entre eux ou avec d'autres systèmes Internet via les capteurs sans fil qui y sont attachés. L'IoT promet un futur où des milliards de terminaux intelligents seront connectés et gérés via une gamme de réseaux de communication et de serveurs basés dans le cloud, permettant ainsi l'apparition d'un large spectre d’applications de surveillance et de contrôle. Les communications machine-à-machine (M2M), également connues sous le nom de “Machine-Type-Communication” (MTC) par les réseaux cellulaires, constituent une technologie clé permettant d'activer partiellement l'IoT. Les communications M2M sont un nouveau paradigme qui facilite la connectivité omniprésente entre une myriade de dispositifs sans ou avec intervention humaine limitée. La demande croissante de connectivité a mis au défi les opérateurs de réseau à concevoir de nouveaux algorithmes d'allocation de ressources radio pour gérer l'échelle massive des communications MTC.Contrairement aux technologies d'accès radio traditionnelles, adaptées aux communications usuelles, dites de humain-à-humain (H2H), l'objectif de cette thèse est de développer de nouvelles techniques de partage de ressources radio efficaces et adaptatives pour les MTC dans un scénario de coexistence H2H/M2M. Dans le cadre de cette thèse, notre première contribution consiste en la proposition d'un système d'accès multiple adapté pour résoudre à la fois les problèmes liés à la rareté des ressources radio, à la scalabilité et à la surcharge de la station de base (BS). À cette fin, nous proposons de décomposer les opérations de communication en les groupant. Ainsi, les MTC correspondent à des communications locales en liaison montante entre des dispositifs connus sous le nom de “Machine-Type-Device” (MTD), et un cluster head appelé “Machine-Type- Head” (MTH). Nous examinons ainsi la nécessité d'agréger la technologie M2M et le “dispositif-à-dispositif” (D2D), considéré comme composante majeure des réseaux cellulaires évolutifs du futur. Nous modélisons le problème de partage de ressources radio entre les MTDs et les utilisateurs H2H sous la forme d’un graphe biparti et développons un algorithme de partage de ressources radio pour MTC basé sur les graphes afin d’atténuer les interférences co-canal et donc améliorer l'efficacité du réseau. En outre, une solution semi-distribuée de faible complexité est développée pour atténuer la surcharge de communication d'une solution centralisée que nous proposons également. Ensuite, dans une deuxième contribution de cette thèse, nous nous intéressons à examiner comment les dispositifs M2M peuvent partager les ressources radio disponibles sans pour autant dégrader les performances des applications H2H. Par conséquent, nous proposons un système de partage de ressources efficace en terme de spectre et de puissance. Nous introduisons à l'algorithme de partage de ressources radio basé sur les graphes une fonction adaptative de contrôle de puissance utilisant l'un des deux mécanismes suivants : un contrôleur proportionnel intégral dérivé (PID) et la logique floue. Enfin, comme troisième contribution de cette thèse, nous développons un système de partage de ressources radio efficace en terme de puissance et entièrement distribué pour les MTC. Nous utilisons la théorie des jeux et modélisons le problème de partage de ressources par un jeu hybride où les dispositifs M2M rivalisent pour les ressources radio et basculent de façon opportuniste entre un jeu non-coopératif et un jeu coopératif. Une évaluation des performances des solutions dérivées dans le contexte des réseaux LTE est menée. Les résultats des simulations montrent que les solutions proposées ont un impact significatif sur la maximisation de l'efficacité de l'utilisation du spectre, l'atténuation de l'effet négatif sur les services H2H et la prolongation de la durée de vie des batteries des MTDs / The Internet-of-Things (IoT) refers to the ever-growing network of everyday objects that interconnect to each other or to other Internet-enabled systems via wireless sensors attached to them. IoT envisions a future where billions of smart devices will be connected and managed through a range of communication networks and cloud-based servers, enabling a variety of monitoring and control applications. Machine-to-Machine (M2M) communications supported by cellular networks, also known as Machine-Type-Communications (MTC) acts as a key technology for partially enabling IoT. M2M communications is a new technology paradigm that facilitates the ubiquitous connectivity between a myriad of devices without requiring human intervention. The surge in the demand for connectivity has further challenged network operators to design novel radio resource allocation algorithms at affordable costs to handle the massive scale of MTC.Different from current radio access technologies tailored to traditional Human- to-Human (H2H) communications, the goal of this thesis is to provide novel efficient and adaptive radio resource sharing schemes for MTC under a H2H/M2M coexistence scenario. We first provide a suitable multiple access scheme to address the joint spectrum scarcity, scalability and Base Station (BS) overload issues. Toward this end, we design a group-based operation where MTC corresponds to local uplink communications between Machine-Type-Devices (MTDs), which represent a specific type of devices that do not rely on the presence of a human interface, and a Machine-Type-Head (MTH). This latter plays the role of a cluster head that relays the information to the BS. We thus address the need to aggregate M2M and Device-to-Device (D2D) technology, as one of the major components of the future evolving cellular networks. Having said that, we first propose in this thesis to model the radio resource sharing problem between MTDs and H2H users as a bipartite graph and develop a novel interference-aware graph-based radio resource sharing algorithm for MTC so as to mitigate the co-channel interference and thus enhance network efficiency. Moreover, low-complexity semi-distributed solution is investigated to alleviate the communication overhead of a centralized solution that we propose as well. Then, as a second contribution, we examine how M2M devices can share the available radio resources in cellular networks with no or limited impact on existing H2H services. Consequently, we propose a joint spectrally and power efficient radio resource sharing scheme. Convinced by the strength of the bipartite graph modeling for the resource sharing problem between H2H users and M2M devices, we empower the graph-based radio resource sharing algorithm with a novel adaptive power control feature using one of two following mechanisms: the Proportional Integral Derivative (PID) controller and the fuzzy logic. Finally, in our third contribution of this thesis, we develop a power efficient and fully-distributed radio resource sharing framework for MTC underlying cellular networks. We use game theory and model the resource sharing problem as an efficient hybrid-game where M2M devices compete for radio resources and switch opportunistically, as M2M devices are selfish in nature, between non-cooperative and cooperative games. The different derived solutions are extended to existing cellular networks, and extensive simulation studies in the context of LTE are conducted. The various simulation results show that the proposed solutions can significantly increase the efficiency of the spectrum usage, mitigate the negative effect on H2H services and save the battery life of M2M devices