La diffusion des panneaux solaires photovoltaïques à prix abordables nous amène à repenser à la manière avec laquelle les coûts des réseaux de distribution sont récupérés auprès des consommateurs. Historiquement, les consommateurs étaient facturés pour l'utilisation du réseau de distribution principalement sur la base de leur volume (net) d'électricité consommé. Avec tel type de tarif de réseau, les consommateurs qui installent des panneaux photovoltaïques contribuent beaucoup moins à la récupération du coût d’investissement réseau. Cependant, ces consommateurs (prosummeurs) dépendent autant du réseau qu’avant. La question examinée dans cette thèse est de savoir comment définir le tarif du réseau de distribution dans ce contexte changeant. Des différents modèles de théorie des jeux sont développés pour faire cette analyse. Dans ces modèles, en plus des investissements dans l’énergie solaire photovoltaïque, des investissements dans les batteries du côté des consommateurs sont aussi considérés. Ce rapport de thèse consiste en un bref aperçu suivi de quatre chapitres indépendants et d'une conclusion. / The uptake of affordable solar PV panels challenges the way in which costs of distribution networks are recuperated from consumers. Historically, consumers were charged for the use of the distribution network mainly according to their (net) volume of electricity consumed over a period of time. With such volumetric network charges, consumers installing PV panels contribute a lot less towards the recuperation of network costs. However, these consumers (prosumers) still rely on the network as much as they did before. The question investigated in this thesis is how to re-design the distribution network tariff in this changing context. Different game-theoretical models are developed to conduct this analysis. In the models, not only investments in solar PV but also investments in batteries at the consumer-side are considered. The thesis consists of a brief overview followed by four standalone chapters and a conclusion.

Doctorat en sciences sociales, politiques et économiques / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Le contexte informationnel dans lequel évolue un agent possède une importance extrême quandcelui-ci élabore son comportement futur. Un agent rationnel doit en effet baser ses choix sur les informationsqu’il possède pour choisir ses actions. Or, dans les applications réelles, l’information disponible àl’agent est souvent rare et peu précise. De multiples modèles ont été élaborés dans les différents cadresd’application de l’intelligence artificielle afin de caractériser une décision rationnelle dans chacun descontextes informationnels possibles. Les travaux présentés dans cette thèse concernent l’élaboration d’unmodèle permettant à un agent de prendre des décisions rationnelles dans un contexte informationnel trèspauvre. La seule information dont dispose un agent à propos du résultat de ses actions est la donnée del’ensemble de résultats de chacune d’entre elles. En particulier, aucune information sur la conséquence laplus susceptible de se produire n’est disponible. L’agent est supposé égoïste (au sens où seul compte pourlui son propre intérêt) et autonome. Il évolue de plus dans un environnement où il coexiste avec d’autresagents (qui sont aussi égoïstes et autonomes). Les actions d’un agent influent sur les autres agents. Ladémarche entreprise pour élaborer le modèle est la suivante. D’abord, nous caractérisons les critères dedécision rationnels d’un agent seul dans le contexte informatif étudié. Ensuite, nous étendons ces critèresde décision individuelle au cas multi-agent en nous appuyant sur la théorie des jeux qui est le meilleurcadre pour exprimer les interactions entre agents rationnels et en particulier les possibilités de coordinationentre les agents. Enfin, le domaine de la planification est un excellent cadre pour représenter etexprimer les concepts du modèle. / The informative context in which an agent evolves is extremely important when she elaborates her futurebehaviour. A rational agent must base her choices on the available information. In realistic applications,the information is often rare and imprecise. Many models have been introduced to caracterize rationaldecision in each possible informative context. This thesis is about the elaboration of a model that allowsan agent to make rational decisions in an extremely poor informative context. The only informationthat is available to an agent about her actions’ consequences is the result set of each of her actions. Noinformation about which consequence of any action will eventually happen is available. The agent issupposed to be selfish (which means that her own interest is her only concern) and autonomous. Sheevolves in an environment in which she coexists with other agents (that are as selfish and autonomous asher). An agent action may inflence those of other agents. We used the following approach to build ourmodel. First, we caracterized the rational decision criteria for an agent to use in the context of completeignorance. Then we extended these criteria, by using game theory concepts, to a multiagent environment.Finally, the planning framework is an excellent framework to represent the introduced concepts.

Un environnement de communication multi-utilisateurs sans fils forme un système hautement structuré dans lequel compétition et coopération coexistent. L'objectif de cette thèse est d'illustrer le rôle et les applications de la théorie des jeux au problème d'allocation de ressources dans les réseaux auto-organisant sans fils et multi-utilisateurs. Divers outils issus de la théorie des jeux seront considérés. Cette thèse comporte quatre résultats principaux. Premièrement, les jeux non-coopératifs avec information complète sont introduits dans le cadre de l'étude du problème d'allocation de ressources dans un réseau sans fils formé de petites cellules. Il est démontré que ce modèle peut être vu comme un jeux de potentiel. Ainsi, l'existence et la convergence de l'équilibre peuvent être adressés. Deuxièmement, des jeux non-coopératifs avec information incomplète sont introduits pour étudier un problème d'allocation de ressources distribué dans le cadre de canaux à accès multiples. Cette formulation est important d'un point de vue pratique, puisque les instruments sans fils peuvent avoir une information locale et rarement globale sur le statut des canaux de communication. D'autre part, des jeux avec les contraintes couplé ainsi que divers conepts d'équité sont introduits pour étudier le problème d'allocation de débits de communication dans la région de capacité de canaux à accès multiples. Le concept d'équilibre normalisé est adopté pour considérer le problème de sélection d'équilibre. Finalement, des jeux de négociations de Nash sont introduits pour augmenter les performances des systèmes non coopératifs dans les réseaux sans fils à petites cellules.

À l'ère de la mondialisation, l'environnement industriel et économique a subi plusieurs changements majeurs. Les chaînes logistiques sont en train de devenir de plus en plus de complexes réseaux composés de nombreux acteurs qui sont tantôt en concurrence et tantôt coopèrent pour répondre aux incessantes exigences des consommateurs. Dans un tel contexte, les entreprises se sont rapidement rendu compte de la limite du modèle complètement décentralisé où chacune d'entre elles optimise sa propre chaîne logistique indépendamment des autres acteurs. Afin de trouver de nouvelles sources de compétitivité et de faire face à la perpétuelle complexité de l'environnement économique, les entreprises tentent de dépasser la frontière des actions individuelles favorisant les actions coordonnées et centralisées. Désormais, la coopération entre les diverses chaînes logistiques et la formation d'alliances se trouvent au coeur des préoccupations des entreprises. En effet, en mutualisant les moyens logistiques, la coopération permet une meilleure exploitation des ressources et par le biais des actions collectives, elle permet de mieux bénéficier des économies d'échelles conduisant à réduire significativement les coûts et à générer des bénéfices considérables. Toutefois, dans de tels systèmes coopératifs, les acteurs sont indépendants et par ailleurs toujours intéressés en priorité par leurs profits individuels. De ce fait, la coopération soulève deux enjeux essentiels : (1) Quelles sont les alliances qui sont susceptibles de se former ? Et (2), comment partager les bénéfices réalisés sur les différents acteurs coopérants ? Dans cette thèse, nous nous intéressons au phénomène de la coopération dans les chaînes logistiques. Particulièrement, nous posons les précédentes questions dans des chaînes logistiques ou plusieurs firmes peuvent réduire leurs coûts logistiques en optant pour une gestion collective des stocks. Les principaux résultats de cette thèse portent sur l'utilisation des principes de la théorie des jeux coopératifs pour déterminer les alliances les plus profitables ainsi que la portion de profit que chaque firme doit recevoir afin de garder la stabilité des alliances formées.

En microéconomie, le sujet d'étude est habituellement l'agent économique et tout ce qui s'y rattache. Quand il maximise son utilité, l'agent prend en considération un grand nombre de facteurs: certains économiques, d'autres purement psychologiques. Le but de ce travail est de voir l'influence du remords sur la prise de décision de ce même agent. Parce que la littérature économique sur le sujet est de plus en plus abondante et aussi, parce qu'on ne peut se pencher sur des aspects autant psychologiques que philosophiques, une imposante revue de la littérature sur trois principaux sujets (remords, normes sociales, révision des croyances) a été faite. Pour formaliser l'histoire, nous avons eu recours à la théorie des jeux et nous avions comme hypothèse de départ que les remords devraient avoir une influence plus ou moins importante quant à la prise de décision. Et, en effet, suite à une série de raffinements, les équilibres ayant survécus incorporaient tous le remords dans leurs conditions d'existence. Dans la discussion, des explications sont données sur ce dernier point et nous avons fait une extrapolation très limité des possibilités de répétition du jeu, une ou plusieurs fois, dépendamment du résultat obtenu la première fois. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Remords, Révision des croyances, Normes sociales, Théorie des jeux, Microéconomie.

Les premières phases de conception de produit sont très importantes pour le développement de produits à succès, parce que jusqu'à 90 % des coûts des produits sont verrouillés durant les phases de concept et d'ingénierie. Lors de ces phases, les entreprises impliquent activement leurs fournisseurs à participer au développement du produit. Cependant, la littérature académique n'a pas accordé suffisamment d'attention au lien entre le stade de l'implication des fournisseurs précoce et le stade de production en série subséquente. Les objectifs de l'entreprise, qui développe le nouveau produit, et ses fournisseurs ne sont pas nécessairement alignés, ce qui peut entraîner de graves inefficacités. Par conséquent, l'objectif de cette thèse est de résoudre le conflit d'incitations à l'étape de la conception du produit, lorsque le fabricant d'un nouveau produit implique le fournisseur du composant clé. Cette thèse considère trois scénarios importants de la conception collaborative de produit : (1) les plusieurs conceptions alternatives du composant clé, (2) le développement de composants en parallèle par plusieurs fournisseurs, et (3) le test du composant clé par le fournisseur afin d'apprendre sa qualité. S'appuyant sur la méthodologie de la théorie des jeux non coopératifs, la thèse fournit des prescriptions pratiques sur la façon d'atténuer le décalage d'incitation dans chacun des trois scénarios. / Product design stage is utterly important for successful product development, as up to 90% of the product costs are locked in during the concept and design engineering phases. At these phases, manufacturers of new products actively involve their suppliers to participate in product development. However, academic literature has not given sufficient attention to the link between the early supplier involvement stage and the subsequent mass production stage. The goals of the product developing manufacturer and its suppliers are not necessarily aligned, which can result in serious inefficiencies. Therefore, the objective of this thesis is to resolve the conflict of incentives at the product design stage when a manufacturer of a new product involves a supplier of a key component. This thesis considers three important facets of collaborative product development: (1) multiple alternative designs of the key component, (2) parallel component development by several suppliers, and (3) testing of the key component by the supplier in order to learn its quality. Relying on the methodology of non-cooperative game theory, the thesis provides practical prescriptions on how to mitigate the incentive misalignment in each of the three cases.

Cette thèse est consacrée à une étude d'un point de vue général de jeux d'accessibilité dans des systèmes munis de compteurs. Dans ce type de jeux, l'objectif de l'un des deux joueurs est d'atteindre une configuration particulière, qui est composée d'un sommet de l'arène où le jeu se déroule et d'un n-uplet de valeurs pour les compteurs. Ces valeurs de compteurs sont mises à jour, généralement par des additions de vecteurs, lorsqu’un arc est emprunté. Le problème de décision associé à un jeu d’accessibilité est de savoir si le joueur en question a une stratégie gagnante depuis une configuration donnée. Lorsque ce problème est décidable, on s’intéresse à la possibilité de décrire l’ensemble de ces configurations dites gagnantes. Au cours de l’étude, des caractéristiques des jeux d’accessibilités avec des compteurs sont mises en parallèle, en cherchant des similarités, ou au contraire des différences, au niveau de la décidabilité et de la complexité du problème de décision, quand l’une de ces caractéristiques est modifiée. On retiendra en tant que caractéristique majeure le comportement quand un compteur devrait devenir négatif. Nous nous focalisons principalement sur trois sémantiques. Nous considérons également d’autres caractéristiques selon lesquelles il était possible de comparer décidabilité et complexité. Nous nous penchons sur un modèle intitulé « robot games », sur lequel nous obtenons des résultats majeurs : un algorithme de complexité asymptotiquement optimale en dimension un et une preuve d’indécidabilité en dimension trois. / This thesis is devoted to a general study of a reachability games on systems with counters. In this kind of games, the objective of one of two players is to reach a particular configuration, which is a pair composed of a vertex of the game arena and a tuple of values for the counters. The values of the counters are updated, usually by vector additions, when a edge is taken. The decision problem associated with a reachability game is whether a player has a winning strategy for the game from a given configuration, in other words whether the configuration is winning. When the problem of determining the winner from a given configuration is decidable, we wonder whether it is even possible to describe the set of winning configurations. In our study, we look at various features of counter reachability games, finding similarities or, on the contrary, differences with regard to decidability or complexity of the decision problem, when one of the features is modified. The main feature that we consider is what happens when a counter should become negative. We focus primarily on three semantics. We also consider other features that allow to compare decidability and complexity. We introduce a model, called “robot games”, on which we obtain our main results: an algorithm with an optimal complexity for dimension one, and undecidability for dimension three.

Prendre de bonnes décisions dans des environnements multiagents est une tâche difficile dans la mesure où la présence de plusieurs décideurs implique des conflits d'intérêts, un manque de coordination, et une multiplicité de décisions possibles. Si de plus, les décideurs interagissent successivement à travers le temps, ils doivent non seulement décider ce qu'il faut faire actuellement, mais aussi comment leurs décisions actuelles peuvent affecter le comportement des autres dans le futur. La théorie des jeux est un outil mathématique qui vise à modéliser ce type d'interactions via des jeux stratégiques à plusieurs joueurs. Des lors, les problèmes de décision multiagent sont souvent étudiés en utilisant la théorie des jeux. Dans ce contexte, et si on se restreint aux jeux dynamiques, les problèmes de décision multiagent complexes peuvent être approchés de façon algorithmique. La contribution de cette thèse est triple. Premièrement, elle contribue à un cadre algorithmique pour la planification distribuée dans les jeux dynamiques non-coopératifs. La multiplicité des plans possibles est à l'origine de graves complications pour toute approche de planification. Nous proposons une nouvelle approche basée sur la notion d'apprentissage dans les jeux répétés. Une telle approche permet de surmonter lesdites complications par le biais de la communication entre les joueurs. Nous proposons ensuite un algorithme d'apprentissage pour les jeux répétés en ``self-play''. Notre algorithme permet aux joueurs de converger, dans les jeux répétés initialement inconnus, vers un comportement conjoint optimal dans un certain sens bien défini, et ce, sans aucune communication entre les joueurs. Finalement, nous proposons une famille d'algorithmes de résolution approximative des jeux dynamiques et d'extraction des stratégies des joueurs. Dans ce contexte, nous proposons tout d'abord une méthode pour calculer un sous-ensemble non vide des équilibres approximatifs parfaits en sous-jeu dans les jeux répétés. Nous montrons ensuite comment nous pouvons étendre cette méthode pour approximer tous les équilibres parfaits en sous-jeu dans les jeux répétés, et aussi résoudre des jeux dynamiques plus complexes. / Making good decisions in multiagent environments is a hard problem in the sense that the presence of several decision makers implies conflicts of interests, a lack of coordination, and a multiplicity of possible decisions. If, then, the same decision makers interact continuously through time, they have to decide not only what to do in the present, but also how their present decisions may affect the behavior of the others in the future. Game theory is a mathematical tool that aims to model such interactions as strategic games of multiple players. Therefore, multiagent decision problems are often studied using game theory. In this context, and being restricted to dynamic games, complex multiagent decision problems can be algorithmically approached. The contribution of this thesis is three-fold. First, this thesis contributes an algorithmic framework for distributed planning in non-cooperative dynamic games. The multiplicity of possible plans is a matter of serious complications for any planning approach. We propose a novel approach based on the concept of learning in repeated games. Our approach permits overcoming the aforementioned complications by means of communication between players. We then propose a learning algorithm for repeated game self-play. Our algorithm allows players to converge, in an initially unknown repeated game, to a joint behavior optimal in a certain, well-defined sense, without communication between players. Finally, we propose a family of algorithms for approximately solving dynamic games, and for extracting equilibrium strategy profiles. In this context, we first propose a method to compute a nonempty subset of approximate subgame-perfect equilibria in repeated games. We then demonstrate how to extend this method for approximating all subgame-perfect equilibria in repeated games, and also for solving more complex dynamic games.

La négociation est un processus pour atteindre un accord concernant un certain sujet entre deux ou plusieurs agents. Dans la négociation basée sur la théorie des jeux, la négociation est vue comme un jeu. Un jeu est appliqué à chaque situation dans laquelle les participants interagissent pour trouver une solution. La négociation basée sur l’argumentation est faite par un échange d’arguments entre les agents négociateurs. Il y a beaucoup de travaux en négociation par la théorie des jeux qui traitent de tous les aspects de la négociation. D’autre part, les recherches en négociation par argumentation se sont principalement focalisées sur les protocoles pour réguler la négociation et les mécanismes de décisions pour générer et ordonner les offres; Cependant l’étude des aspectsstratégiques qui définissent le comportement de l’agent durant la négociation ont été largement négligés. Cela reste vrai pour la contrainte du temps.Cette thèse essaie de combler ces lacunes en travaillant en trois directions. Premièrement, un cadre pour la négociation par argumentation est proposé et qui est basé sur quelques concepts étudiés en négociation par la théorie des jeux. Ce cadre permet de classer les offres suivant les arguments qui les supportent et de négocier en utilisant une adaptation du très connu Alternating Offers Protocol proposé en théorie des jeux. Pour ce protocole une stratégie générique qui peut être utilisée avec n’importe quelle relation de préférence entre les offres et avec n’importe quelle forme de concession a été définie. Deuxièmement, cette thèse propose quelques tactiques pour la négociation par argumentation avec une contrainte de temps. Les tactiques sont basées sur l’information que l’agent possède sur son adversaire. Cette information est collectionnée durant le processus de négociation ou est obtenue en connaissant le rôle de son opposant. En dernier lieu, une évaluation expérimentale montre que les tactiques et les concessions influencent la longueur de la négociation et l’issue de la négociation, sous les hypothèses de contrainte de temps et de la connaissance de certaines informations sur l’agent adversaire. / Negotiation is the process to reach an agreement concerning matters between two or several agents. In game theoretic negotiation, the latter is seen as a game. A game is applied to every situation in which the participants interact to find a solution. Argumentation-based negotiation is done by exchanging arguments between the participating agents. There is a lot of work in game-theoretic negotiation that deals with all the aspects of negotiation. On the other hand, research in argumentation-based negotiation has focused mainly on the protocols to regulate the negotiation and reasoning mechanisms to generate and order offers; however the study of strategic issues that define the behavior of an agent during the negotiation has been largely neglected. The same holds for the time constraint.This thesis tries to fill this gap by working in three directions. Firstly, a framework for argumentation-based negotiation is proposed which is based on some concepts studied in game-theoretic negotiation. The framework permits to set in order the different offers following the supporting arguments and to negotiate by using an adaptation of the well known Alternating Offers Protocol propounded in game theory. For this protocol a generic strategy which can be used with any form of preference relationship over the set of offers and with any form of concession is given. Secondly, this thesis proposes some tactics for time constrained argumentation-based negotiation. The tactics are based on the information that an agent possesses about his opponent agent. This information is gathered during the negotiation dialogue or is obtained by knowing the role of the opponent agent. Finally, an experimental evaluation is presented that shows how tactics and concessions may influence the negotiation length and outcome, under the assumptions of time constraints and the availability of information on the opponent.