Cette thèse traite de la métamodélisation (ou émulation) par processus gaussien de deux codes couplés. Le terme « deux codes couplés » désigne ici un système de deux codes chaînés : la sortie du premier code est une des entrées du second code. Les deux codes sont coûteux. Afin de réaliser une analyse de sensibilité de la sortie du code couplé, on cherche à construire un métamodèle de cette sortie à partir d'un faible nombre d'observations. Trois types d'observations du système existent : celles de la chaîne complète, celles du premier code uniquement, celles du second code uniquement.Le métamodèle obtenu doit être précis dans les zones les plus probables de l'espace d'entrée.Les métamodèles sont obtenus par krigeage universel, avec une approche bayésienne.Dans un premier temps, le cas sans information intermédiaire, avec sortie scalaire, est traité. Une méthode innovante de définition de la fonction de la moyenne du processus gaussien, basée sur le couplage de deux polynômes, est proposée. Ensuite le cas avec information intermédiaire est traité. Un prédicteur basé sur le couplage des prédicteurs gaussiens associés aux deux codes est proposé. Des méthodes pour évaluer rapidement la moyenne et la variance du prédicteur obtenu sont proposées. Les résultats obtenus pour le cas scalaire sont ensuite étendus au cas où les deux codes sont à sortie de grande dimension. Pour ce faire, une méthode de réduction de dimension efficace de la variable intermédiaire de grande dimension est proposée pour faciliter la régression par processus gaussien du deuxième code.Les méthodes proposées sont appliquées sur des exemples numériques. / Three types of observations of the system exist: those of the chained code, those of the first code only and those of the second code only. The surrogate model has to be accurate on the most likely regions of the input domain of the nested code.In this work, the surrogate models are constructed using the Universal Kriging framework, with a Bayesian approach.First, the case when there is no information about the intermediary variable (the output of the first code) is addressed. An innovative parametrization of the mean function of the Gaussian process modeling the nested code is proposed. It is based on the coupling of two polynomials.Then, the case with intermediary observations is addressed. A stochastic predictor based on the coupling of the predictors associated with the two codes is proposed.Methods aiming at computing quickly the mean and the variance of this predictor are proposed. Finally, the methods obtained for the case of codes with scalar outputs are extended to the case of codes with high dimensional vectorial outputs.We propose an efficient dimension reduction method of the high dimensional vectorial input of the second code in order to facilitate the Gaussian process regression of this code. All the proposed methods are applied to numerical examples.

Ce travail porte sur la quantification d'incertitude dans la modélisation des émissions de polluants atmosphériques dues au trafic routier d'une aire urbaine. Une chaîne de modélisations des émissions de polluants atmosphériques est construite, en couplant un modèle d’affectation dynamique du trafic (ADT) avec un modèle de facteurs d’émission. Cette chaîne est appliquée à l’agglomération de Clermont-Ferrand (France) à la résolution de la rue. Un métamodèle de l’ADT est construit pour réduire le temps d’évaluation du modèle. Une analyse de sensibilité globale est ensuite effectuée sur cette chaîne, afin d’identifier les entrées les plus influentes sur les sorties. Enfin, pour la quantification d’incertitude, deux ensembles sont construits avec l’approche de Monte Carlo, l’un pour l’ADT et l’autre pour les émissions. L’ensemble d’ADT est évalué et amélioré grâce à la comparaison avec les débits du trafic observés, afin de mieux échantillonner les incertitudes / This work focuses on the uncertainty quantification in the modeling of road traffic emissions in a metropolitan area. The first step is to estimate the time-dependent traffic flow at street-resolution for a full agglomeration area, using a dynamic traffic assignment (DTA) model. Then, a metamodel is built for the DTA model set up for the agglomeration, in order to reduce the computational cost of the DTA simulation. Then the road traffic emissions of atmospheric pollutants are estimated at street resolution, based on a modeling chain that couples the DTA metamodel with an emission factor model. This modeling chain is then used to conduct a global sensitivity analysis to identify the most influential inputs in computed traffic flows, speeds and emissions. At last, the uncertainty quantification is carried out based on ensemble simulations using Monte Carlo approach. The ensemble is evaluated with observations in order to check and optimize its reliability

Cette thèse s’inscrit dans le domaine de la métrologie des rayonnements ionisants. Plus particulièrement dans la mesure par spectrométrie gamma des actinides contenus dans les colis et fûts de déchets. Le travail mené consiste à modéliser le coefficient d’étalonnage de la scène de mesure, élément indispensable à la quantification de l’activité (ou à la masse de radionucléides recherchée) de l’objet mesuré. La thèse comporte deux parties. La première partie traite de la modélisation de la réponse numérique spatiale et énergétique équivalente à la réponse réelle du détecteur, étape indispensable pour remonter à l’activité de l’objet. La seconde partie traite de la quantification du coefficient d’étalonnage de la scène de mesure sans hypothèse de l’opérateur. Le premier travail de thèse est la mise au point d’une méthodologie quasi automatisée d’obtention d’une réponse numérique équivalente à la réponse réelle du détecteur à un critère de convergence fixé. La réponse numérique est obtenue, sans expert, en conditions de terrain avec un critère de convergence inférieur à 5%. Le second travail est une étude de faisabilité sur la quantification de l’activité pour des colis complexes sans hypothèse de l’opérateur grâce à l’utilisation de métamodèles. Les métamodèles permettent de générer rapidement un ensemble de configurations du coefficient d’étalonnage par rapport aux données d’entrée. Les configurations sont ensuite triées pour sélectionner le coefficient d'étalonnage correspondant à la scène de mesure. / This thesis deals with radiation measurement. More particularly it concerns gamma ray spectroscopy for low level wastes. It consists in modeling the full efficiency calibration coefficient of the measured scene. It is essential to quantify the activity/mass of the measured object. This thesis is split in two parts. The first part consists in HPGE detector characterization. The HPGe characterization is available in space and energy range. The second part consists in determining the full efficiency calibration coefficient of the measured scene without operator hypothesis. First work is the development of an automated methodology to obtain detector characterization. HPGe detector characterization has similar performance to the real detector with a control of the discrepancy between them. HPGe detector characterization is achieved without expert, on field condition with a convergence criterion lower than 5%. Second work is a feasibility study for activity quantification of complex waste package without operator hypothesis. It will be possible by using metamodeling. Metamodeling generate quickly a set of configurations of the calibration coefficient with regard to input data. Configurations are sorted out according some criterions.

Une entreprise doit être capable de décrire et de demeurer réactive face à un événement endogène ou exogène. Une telle flexibilité peut s'obtenir par la gestion des processus d'entreprise (Business Process Management - BPM). Lors d'une démarche BPM, différentes transformations interviennent sur les modèles de processus développés par l'analyste métier et l'expert en technologies de l'information. Un non-alignement se crée entre ces modèles hétérogènes lors de leurs manipulations : il s'agit du "fossé métier-TI" tel que décrit dans la littérature. L'objectif de notre travail est de proposer un cadre méthodologique permettant un meilleur pilotage des processus métier, afin de tendre vers un alignement systématique de leur modélisation à leur implémentation au sein du système cible. A l'aide de concepts issus de l'ingénierie d'Entreprise et des Systèmes d'Informations dirigée par les modèles et des TI, nous définissons une démarche générique assurant une cohérence intermodèle. Son rôle est de conserver et de fournir toutes les informations liées à la structure et à la sémantique des modèles. En permettant la restitution intégrale d'un modèle transformé au sens de l'ingénierie inverse, notre plateforme permet une synchronisation entre modèle d'analyse et modèle d'implémentation. Le manuscrit présente également l'adéquation possible entre l'ingénierie des procédés et le BPM à travers un point de vue multi-échelle. / A company must be able to describe and to remain responsive against endogenous or exogenous events. Such flexibility can be obtained with the Business Process Management (BPM). Through a BPM approach, different transformations operate on process models, developed by the business analyst and IT expert. A non-alignment is created between these heterogeneous models during their manipulation: this is the "business-IT gap" as described in the literature. The objective of our work is to propose a methodological framework for a better management of business processes in order to reach a systematic alignment from their modelling to their implementation within the target system. Using concepts from Model-driven Enterprise and Information System engineering, we define a generic approach ensuring an intermodal consistency. Its role is to maintain and provide all information related to the model structure and semantics. By allowing a full restitution of a transformed model, in the sense of reverse engineering, our platform enables synchronization between analysis model and implementation model. The manuscript also presents the possible match between process engineering and BPM through a multi- erspective scale.

Ce document présente nos recherches dans le domaine des EIAH (Environnements Informatiques pour l'Apprentissage Humain). Ces travaux se sont structurés en tant que projet scientifique impliquant plusieurs chercheurs. <br />Ce projet, REDiM (Réingénierie des EIAH Dirigée par les Modèles), a pour objectif d'intégrer les enseignants et les formateurs de terrain dans le processus de conception d'un EIAH. La posture scientifique générale est de considérer la conception comme continue, supportée par un processus itératif alternant des phases d'analyse des usages et de réingénierie de l'EIAH, dans une approche dirigée par les modèles. Nous entendons en cela promouvoir une démarche d'ingénierie générative où l'EIAH est généré à partir de modèles prescriptifs (i.e. qui définissent et encadrent l'activité des acteurs de l'EIAH) ou, ad minima, prédictifs (i.e. qui décrivent et préconisent l'activité idéale que les acteurs de l'EIAH devraient avoir). Cette démarche d'ingénierie a également pour objectif de construire des modèles descriptifs qui rendent compte des situations pédagogiques observées, directement manipulables et interprétables par les concepteurs enseignants ou formateurs. Nos travaux se sont centrés sur une famille particulière de modèles d'un EIAH : les scénarios pédagogiques.<br />La première partie de ce document se consacre à définir notre position et notre problématique scientifiques. A partir d'exemples concrets extraits de nos expérimentations, nous listons les situations de conception qu'il convient d'éviter pour impliquer les enseignants et les formateurs dans les processus actifs de l'ingénierie d'un EIAH. Nous proposons alors une première problématisation de notre objet d'étude, l'ingénierie et la réingénierie d'un scénario pédagogique, et positionnons nos travaux par rapport à ceux de la communauté nationale et internationale qui leur sont connexes. Cette première partie se conclut par une présentation de notre problématique scientifique et de notre méthodologie de recherche.<br />La seconde partie de ce document présente nos résultats de recherche. Un premier ensemble de travaux s'est attaché à définir un modèle de l'ingénierie et de la réingénierie d'un scénario pédagogique. Ce modèle identifie les processus actifs participant au développement d'un scénario pédagogique et caractérise les flux de communication entre ces processus par les artefacts échangés. Un deuxième ensemble de travaux se centre sur l'instrumentation des activités de modélisation et d'analyse des observations de l'utilisation d'un EIAH. Nous proposons notamment un langage permettant (1) de définir ce qu'il faut observer pendant une session d'apprentissage, (2) de décrire la méthode d'analyse des observations collectées et (3) de représenter ces observations de manière à construire un ensemble de scénarios descriptifs qui rendent comptent des situations pédagogiques observées. Les caractéristiques de ce langage favorisent la capitalisation et le partage des savoir-faire d'analyse des traces d'utilisation d'un EIAH.<br />La dernière partie de ce document fait une synthèse de nos contributions et dresse un ensemble de perspectives de recherche sur l'instrumentation de l'enseignant dans son rôle de concepteur d'un EIAH, sur la définition et l'exploitation de modèles productifs pour le développement d'un EIAH et sur les moyens et les enjeux de la capitalisation et du partage des savoir-faire en matière d'ingénierie et de réingénierie d'un EIAH.

Les dispositifs matériels mobiles proposent des capacités de mesure à l'aide de capteurs soit embarqués, soit connectés. Ils ont vocation à être de plus en plus utilisés dans des processus de prises de mesures. Ils présentent un caractère critique dans le sens où ces informations doivent être fiables, car potentiellement utilisées dans un contexte exigeant. Malgré une grande demande, peu d'applications proposent d'assister les utilisateurs lors de relevés exploitant ces capacités. Idéalement, ces applications devraient proposer des méthodes de visualisation, de calcul, des procédures de mesure et des fonctions de communications permettant la prise en charge de capteurs connectés ou encore la génération de rapports. La rareté de ces applications se justifie par les connaissances nécessaires pour permettre la définition de procédures de mesure correctes. Ces éléments sont apportés par la métrologie et la théorie de la mesure et sont rarement présents dans les équipes de développement logiciel. De plus, chaque utilisateur effectue des activités de mesure spécifiques au domaine de son champ d'activités, ce qui implique le développement d'applications spécifiques de qualité pouvant être certifiées par des experts. Ce postulat apporte la question de recherche à laquelle les travaux présentés répondent: Comment proposer une approche pour la conception d’applications adaptées à des procédures de mesures spécifiques. Les procédures de mesure pouvant être configurées par un utilisateur final La réponse développée est une "plateforme" de conception d'applications d'assistance à la mesure. Elle permet d'assurer la conformité des procédures de mesures sans l'intervention d'expert de la métrologie. Pour cela elle est construite en utilisant des concepts issus de la métrologie, de l'Ingénierie Dirigée par les Modèles et de la logique du premier ordre. Une étude du domaine de la métrologie permet de mettre en évidence la nécessité d'une expertise des procédures de mesure impliquées dans les applications. Cette expertise comprend des termes et des règles assurant l'intégrité et la cohérence d'une procédure de mesure. Un modèle conceptuel du domaine de la métrologie est proposé. Ce modèle conceptuel est ensuite intégré au processus de développement d'une application. Cette intégration se fait par un encodage de ce modèle conceptuel sous la forme d'un schéma des connaissances de la métrologie en logique du premier ordre. Il permet, la vérification du respect des contraintes inhérentes à la métrologie dans une procédure de mesure. Cette vérification est réalisée en confrontant les procédures de mesures au schéma sous forme de requêtes. Ces requêtes sont décrites à l'aide d'un langage proposé par le schéma. Les applications d'assistance à la mesure nécessitent d'exposer à l'utilisateur un processus de mesure impliquant relevés et affichages de mesures étape par étape. Cela implique de pouvoir décrire un processus de mesure et d'en définir les interfaces et le schéma d'évolution. Pour cela, un éditeur d'application est proposé. Cet éditeur propose un langage spécifique dédié à la description d'applications d'assistance à la mesure. Ce langage est construit à partir des concepts, formalismes et outils proposés par l'environnement de métamodélisation Diagrammatic Predicate Framework (DPF). Le langage comporte des contraintes syntaxiques prévenant les erreurs de construction au niveau logiciel tout en réduisant l'écart sémantique entre l'architecte logiciel l'utilisant et un potentiel expert de la métrologie. [...] / Mobile devices offer measuring capabilities using embedded or connected sensors. They are more and more used in measuring processes. They are critical because the performed measurements must be reliable because possibly used in rigorous context. Despite a real demand, there are relatively few applications assisting users with their measuring processes that use those sensors. Such assistant should propose methods to visualise and to compute measuring procedures while using communication functions to handle connected sensors or to generate reports. Such rarity of applications arises because of the knowledges required to define correct measuring procedures. Those knowledges are brought by metrology and measurement theory and are rarely found in software development teams. Moreover, every user has specific measuring activities depending on his field of work. That implies many quality applications developments which could request expert certification. These premises bring the research question the presented works answer : What approach enables the conception of applications suitable to specific measurement procedures considering that the measurement procedures could be configured by the final user. The presented works propose a platform for the development of measuring assistant applications. The platform ensure the conformity of measuring processes without involving metrology experts. It is built upon metrology, model driven engineering and first order logic concepts. A study of metrology enables to show the need of applications measuring process expert evaluation. This evaluation encompasses terms and rules that ensure the process integrity and coherence. A conceptual model of the metrology domain is proposed. That model is then employed in the development process of applications. It is encoded into a first order logic knowledge scheme of the metrology concepts. That scheme enables to verify that metrology constraints holds in a given measuring process. The verification is performed by confronting measuring processes to the knowledge scheme in the form of requests. Those requests are described with a request language proposed by the scheme. Measuring assistant applications require to propose to the user a measuring process that sequences measuring activities. This implies to describe a measuring process, and also to define interactive interfaces and sequencing mechanism. An application editor is proposed. That editor uses a domain specific language dedicated to the description of measuring assistant applications. The language is built upon concepts, formalisms and tools proposed by the metamodeling environment : Diagrammatic Predicat Framework (DPF). The language encompasses syntactical constraints that prevent construction errors on the software level while reducing the semantical gap between the software architect using it and a potential metrology expert. Then, mobile platforms need to execute a behaviour conforming to the editor described one. An implementation modelling language is proposed. This language enables to describe measuring procedures as sequences of activities. Activities imply to measure, compute and present values. Quantities are all abstracted by numerical values. This eases their computation and the use of sensors. The implementation model is made up of software agents. A mobile application is also proposed. The application is built upon a framework of agents, an agent network composer and a runtime system. The application is able to consider an implementation model and to build the corresponding agent network in order to propose a behaviour matching the end users needs. This enables to answer to any user needs, considering he can access to the implementation model, without requiring to download several applications.