Cette thèse traite la typologie rythmique, c'est-à-dire la catégorisation des langues en différentes classes sur la base de phénomènes rythmiques. Les études de ce domaine ont débuté avec Pike (1945) et Abercrombie (1967), qui ont introduit la célèbre dichotomie de langues à isochronie accentuelle (ou isoaccentuelles) et à isochronie syllabique (ou isosyllabiques). Depuis que de nombreuses études ont démenti les hypothèses d'isochronie syllabique et accentuelle, il a été proposé (cf. Bertinetto, 1981, et Dauer 1983) que l'impression perceptuelle d'isochronie soit issue des propriétés structurelles de chaque langue, comme par exemple la présence/absence de clusters consonantiques complexes et de réduction vocalique. Plus récemment, certains auteurs ont élaboré des corrélats acoustiques de ces propriétés (cf. Ramus, Nespor & Mehler, 1999, Grabe & Low, 2002, etc.) basés sur des mesures de durée des séquences vocaliques et consonantiques. Les recherches présentées dans cette thèse se situent exactement dans ce cadre. On présente certaines expériences basées essentiellement sur un corpus d'échantillons sonores comparables de 61 locuteurs de 21 langues, récoltés et segmentés manuellement dans ce but. La structure de la thèse est plutôt atypique, dans les sens où elle n'est pas divisée en deux parties nettement séparées, une présentant l'état de l'art, l'autre exposant les expériences, mais s'efforce de fondre ces deux aspects. Chaque chapitre se concentre sur une ou plusieurs problématiques liées au rythme des langues et contient une discussion des études sur le sujet ainsi qu'une analyse des expériences menées. La recherche dans le domaine de la typologie rythmique, du début jusqu'aux approches plus modernes, est exposée dans le chapitre 2 en suivant le leitmotiv de la dichotomie traditionnelle qui oppose les langues isosyllabique et isoaccentuelles. Ce chapitre présente également une expérience inspirée par des publications récentes (cf. Wagner & Dellwo, 2004, et Asu & Nolan, 2006): la distance entre attaques syllabiques (une mesure abandonnée dans les approches modernes mais qui a été au centre de l'attention dans le passé) est utilisée comme indice de complexité syllabique. Cette mesure fournit des valeurs encourageantes sur des échantillons dans 5 langues par un locuteur multilingue (donc dans des conditions extrêmement contrôlées), mais les résultats sont moins convaincants lorsqu'ils sont appliqués à des données de plusieurs locuteurs et plusieurs langues. Le chapitre 3 se concentre plus spécifiquement sur les corrélats du rythme. Les principales études dans ce domaine sont exposées avec une discussion des formules et des problématiques pratiques et méthodologiques, comme la normalisation de la vitesse d'élocution et les critères utilisés lors de la segmentation. Sont ensuite présentées et analysées les valeurs des nombreux corrélats du rythme (notamment %V, ΔC, ΔV, varcoC, varcoV, rPVI, nPVI, cCCI et vCCI) pour le corpus entier de 21 langues. Les différents corrélats produisent parfois des valeurs différentes pour des langues spécifiques, mais le cadre générale reste à peu près inaltéré: les langues dites isoaccentuelles tendent à avoir une plus grande variabilité de durées vocaliques et consonantiques par rapport aux langues dites isosyllabiques et isomoraïques. Une expérience finale fournit un point de départ pour avancer des hypothèses à propos de l'inclusion de fo et intensité dans les modèles du rythme. L'implémentation et le fonctionnement de Correlatore sont illustrés dans le chapitre 4. Ce logiciel a été développé dans le cadre de la thèse avec le but d'automatiser le calcul des corrélats du rythme et se révèle un outil extrêmement utile. Le chapitre 5 introduit le thème de la variation et de la variabilité du rythme. Après une analyse des rares études dans ce domaine, on présente les résultats des corrélats sur des données spécifiques selon une approche qui ouvre des perspectives intéressantes. Il est démontré que la variabilité des valeurs des corrélats n'indique pas simplement une instabilité de ceux-ci, mais suit un schéma cohérent, avec des valeurs croissantes de variabilité selon l'échelle intra-locuteur / inter- locuteur / inter-dialecte et inter-langue. Finalement, le focus se déplace au niveau de la perception, puisque la capacité présumée de catégoriser des stimuli linguistiques sur la base du rythme de la part d'auditeurs naïfs a été peu étudiée jusqu'à présent. A la suite d'une discussion concernant les différentes procédures de dé-lexicalisation, on présente un test perceptif administré à 43 participants. Les résultats mettent en doute l'affirmation que la dichotomie de langues isoaccentuelles et isosyllabiques soit enracinée dans la perception. Les conclusions discutent l'efficacité des corrélats rythmiques et la possibilité d'inclure fo et intensité dans un modèle du rythme. On argumente à la fin l'exigence de passer à une représentation scalaire et bipolaire du rythme des langues.

Depuis les années 1960, les villes françaises sont soumises à un processus d'étalement urbain. Cet étalement se traduit par l'émergence d'une catégorie d'espace située à l'interface entre la ville et la campagne : le périurbain. Les caractéristiques sociales, urbanistiques, ou liées aux pratiques spatiales de ses habitants confèrent au périurbain une singularité et une spécificité propres. Il s'agit d'un espace de contradiction qui attire à la fois en raison du cadre de vie plutôt " naturel " qu'il offre aux ménages, mais également en raison de sa proximité avec la ville et des potentialités liées à l'accessibilité à diverses aménités urbaines.Pour comprendre plus finement cet engouement pour le périurbain, cette thèse propose d'explorer la relation individu-environnement résidentiel sous l'angle de la satisfaction que retirent les individus de leur cadre de vie. Il s'agit de mettre en relation une information de nature cognitive avec une information de nature spatiale. En modélisant chacune de ces composantes par l'utilisation d'indicateurs spécifiques, divers modèles statistiques sont mobilisés pour mettre en lumière les attributs spatiaux du cadre de vie susceptibles d'avoir une influence sur la satisfaction des individus.L'approche modélisatrice est centrale dans la démarche suivie. Après voir mené une enquête de satisfaction sur plus d'un millier de ménages vivant dans un secteur périurbain de Besançon, la démarche s'est attelée à construire des indicateurs en vue de caractériser deux types d'aménités de leur environnement résidentiel : le paysage et l'accessibilité aux commerces et services. Chacune de ces aménités est ensuite intégrée dans des modèles statistiques permettant d'évaluer leur contribution dans le degré de satisfaction du ménage.La démarche, essentiellement modélisatrice et exploratoire, offre toutefois des perspectives intéressantes dans le domaine de l'aménagement du territoire et de la planification urbaine. En ayant recours à des modèles simples et reproductibles, il s'agit de d'établir des documents cartographiques décrivant le potentiel de satisfaction à grande échelle.

Le résultat principal de cette thèse est l'obtention d'une condition nécessaire et suffisante pour l'existence d'une métrique de Kähler-Einstein sur une compactification bi-équivariante lisse et Fano d'un groupe complexe réductif connexe. Ces variétés comprennent les variétés toriques et les compactifications magnifiques de groupes semisimples adjoints.Dans la première partie de ce travail sont développés les outils nécessaires à l'étude de l'existence de métriques de Kähler-Einstein sur ces variétés. Nous calculons en particulier la Hessienne complexe d'une fonction $Ktimes K$-invariante sur la complexification d'un groupe compact $K$. Nous associonségalement, à toute métrique invariante à courbure positive sur un fibré linéarisé ample sur une compactification de groupe, une fonction convexe dont le comportement asymptotique est prescrit. Ceci est utilisé une première fois pour obtenir une formule pour l'invariant alpha d'un fibré en droite ample sur une compactification de groupe Fano. Cette formule est obtenue par le calcul des seuils log canoniques des métriques hermitiennes invariantes à courbure positive, et induit, dans le cas particulier des variétés toriques, un résultat obtenu auparavant, figurant dans l'article par ailleurs inclus en appendice de la thèse.Nous prouvons ensuite le résultat principal en obtenant des estimées $C^0$ le long de la méthode de continuité, en se ramenant à une équation de Monge-Ampèreréelle sur un cône. La condition obtenue est que le barycentre du polytope associé à la compactification de groupe, par rapport à la mesure de Duistermaat-Heckman, doit être dans une zone particulière du polytope. Cette condition peut être vérifiée sur les exemples, donne de nouveaux exemples de variétés deKähler-Einstein Fano, et donne aussi un exemple qui n'admet aucun soliton de Kähler-Ricci. Nous calculons de plus la plus grande borne inférieure de Ricci lorsqu'il n'y a pas de métrique de Kähler-Einstein. / The main result of this work is a necessary and sufficient condition for the existence of a Kähler-Einstein metric on a smooth and Fano bi-equivariant compactification of a complex connected reductive group. Examples of such varieties include wonderful compactifications of adjoint semisimple groups.The tools needed to study the existence of Kähler-Einstein metrics on these varieties are developed in the first part of the work, including a computation of the complex Hessian of a $Ktimes K$-invariant function on the complexification of a compact group $K$. Another step is to associate to any non-negatively curved invariant hermitian metric on an ample linearized line bundle on a group compactification a convex function with prescribed asymptotic behavior. This is used a first time to derive a formula for the alpha invariantof an ample line bundle on a Fano group compactification. This formula is obtained through the computation of the log canonical thresholds of any non-negatively curved invariant hermitian metric, and gives the sameresult, for toric manifolds, as the one we obtained before, in an article that is included in this thesis as an appendix.Then we prove the main result by obtaining $C^0$ estimates along the continuity method, using the tools developed to reduce to a real Monge-Ampère equation on a cone. The condition obtained is that the barycenter of the polytope associated to the group compactification, with respect to the Duistermaat-Heckman measure, lies in a certain zone in the polytope. This condition can be checked on examples, gives new examples of Fano Kähler-Einstein manifolds, and also gives an example that admits no Kähler-Ricci solitons. We also compute the greatest Ricci lower bound when there are no Kähler-Einstein metrics.

Ce travail a trois objectifs principaux. Tout d’abord, contribuer à l’étude du système rythmique des langues et des variétés dialectales à travers l’analyse du rythme de l’anglais parlé au pays de Galles et de la langue galloise en utilisant comme point de comparaison l’anglais dit standard. Puis, démontrer qu’il existe un allongement final bien plus marqué en gallois et en anglais gallois (bilingues & monolingues) qu’en anglais standard. Et enfin, prouver que les résultats obtenus lors de cette étude sont étroitement liés à l’influence majoritaire de la langue galloise sur celle des autres variétés d’anglais présentes dans ce pays. Dans cette optique, nous avons, dans un premier temps, élargi la base de données Eurom I et nous avons ensuite mené différents tests de perception et études statistiques. Il en ressort que la langue galloise est effectivement le substrat principal de l’anglais parlé au pays de Galles, que ce soit chez les gallois bilingues ou monolingues (personnes résidant au pays de Galles ne parlant qu’anglais). En effet, la longueur de l’allongement en syllabe finale inaccentuée va en décroissant du gallois à l’anglais standard. Cependant, étant donné l’impossibilité de catégoriser de façon précise le rythme du gallois et de l’anglais gallois en tenant compte de tous les paramètres métriques, il est plus difficile d’affirmer de façon catégorique que la langue galloise joue un rôle prépondérant sur ces derniers. / This thesis has three main objectives. First of all, to contribute to the study of the rhythmical system of languages and dialectal varieties through the analysis of rhythms in Welsh English and Welsh, using Standard English as a focal comparative element; then, to demonstrate that the final lengthening is much more notable in Welsh and in Welsh English (bilinguals and monolinguals) than in standard English; finally, to prove that this study’s results are tightly intertwined with the influence of the Welsh language, which is greater than that other English accents present in this country. For that purpose, we have first widened the Eurom 1 database and then carried out various perception tests and statistical analysis. The results show that the Welsh language is the substratum of the English spoken in Wales, as much for bilinguals as for monolinguals (residents of the country speaking only English). Indeed, the length of the final unstressed syllable decreases from Welsh to Standard English. However, as it is impossible to classify with precision the rhythm of Welsh and Welsh English taking into account all the metrics, it is more difficult to establish with certainty whether the Welsh language has a major influence on the latter.

Les méthodes de criblage virtuel sont largement utilisées dans le processus de conception de médicaments afin de réduire le nombre de composés à tester expérimentalement. Cependant, les résultats obtenus par criblage virtuel ne sont que des prédictions et leur fiabilité n'est pas garantie. L'évaluation de ces méthodes est donc essentielle pour guider le bioinformaticien dans le choix de l'outil et du protocol adaptés dans les conditions de son expérience. Dans une première étude, nous avons développé une nouvelle métrique pour l'analyse des résultats de criblage : la Courbe de Prédictivité. Cette métrique permet une analyse fine de la pertinence des scores d'affinité pour la détection de composés actifs et complète les métriques existantes, permettant une meilleure compréhension des résultats de criblage. Lors de notre projet suivant, nous avons souhaité faciliter ce processus d'analyse en intégrant l'ensemble des métriques de criblage virtuel dans un outil web interactif : Screening Explorer. Une seconde partie de ma thèse a consisté en la recherche de nouveaux inhibiteurs du VIH (Virus de l’Immunodéficience Humaine). L'équipe génomique de notre laboratoire a identifié plusieurs gènes dont l'expression influence le développement du SIDA, révèlant ainsi de potentielles cibles thérapeutiques. Une étude bibliographique a permis d'identifier plusieurs composés inhibiteurs de ces cibles. La société Peptinov, associée à notre laboratoire, va prochainement estimer le potentiel thérapeutique de ces composés dans des essais in vitro (i) d'infection par le VIH, (ii) de prolifération virale et (iii) de réactivation virale. / Virtual screening methods are widely used in drug discovery processes in order to reduce the number of compounds to test experimentally. However, virtual screening results are only predictions and their reliability is not guaranteed. Evaluating these methods is crucial to guide the bioinformatician in the choice of the right tool and protocol according to the conditions of his experiment. In a first study, we developed a new metric to analyze the results of virtual screening: the Predictiveness Curve. This metric allows to finely analyze the relevance of binding scores for the detection of active compounds and complete existing metrics, allowing a better comprehension of screening results. In a following project, we facilitated the analysis process by integrating all of the virtuel screening metrics in an interactive tool: Screening Explorer. The second part of my thesis consisted in the research of novel HIV inhibitors. The genomic team of our laboratory identified several genes whose expression influence the development of AIDS, therefore revealing potential therapeutic targets. A bibliographic study allowed to identify compounds that can inhibit those targets. The company Peptinov, associated to our laboratory, is currently estimating the therapeutic potential of the compounds in vitro in assays of (i) HIV infection, (ii) viral proliferation and (iii) viral reactivation.

Cette thèse porte sur des canevas méthodologiques paramétriques pour la modélisation de champs de tenseurs de structure locaux (TSL) calculés sur des images texturées. Estimé en chaque pixel, le tenseur de structure permet la caractérisation de la géométrie d’une image texturée à travers des mesures d’orientation et d’anisotropie locales. Matrices symétriques semi-définies positives, les tenseurs de structure ne peuvent pas être manipulés avec les outils classiques de la géométrie euclidienne. Deux canevas statistiques riemanniens, reposant respectivement sur les espaces métriques a ne invariant (AI) et log-euclidien (LE), sont étudiés pour leur représentation. Dans chaque cas, un modèle de distribution gaussienne et de mélange associé sont considérés pour une analyse statistique. Des algorithmes d’estimation de leurs paramètres sont proposés ainsi qu’une mesure de dissimilarité. Les modèles statistiques proposés sont tout d’abord considérés pour décrire des champs de TSL calculés sur des images texturées. Les modèles AI et LE sont utilisés pour décrire des distributions marginales de TSL tandis que les modèles LE sont étendus afin de décrire des distributions jointes de TSL et de caractériser des dépendances spatiales et multi-échelles. L’ajustement des modèles théoriques aux distributions empiriques de TSL est évalué de manière expérimentale sur un ensemble de textures composées d’un spectre assez large de motifs structuraux. Les capacités descriptives des modèles statistiques proposés sont ensuite éprouvées à travers deux applications. Une première application concerne la reconnaissance de texture sur des images de télédétection très haute résolution et sur des images de matériaux carbonés issues de la microscopie électronique à transmission haute résolution. Dans la plupart des cas, les performances des approches proposées sont supérieures à celles obtenues par les méthodes de l’état de l’art. Sur l’espace LE, les modèles joints pour la caractérisation des dépendances spatiales au sein d’un champ de TSL améliorent légèrement les résultats des modèles opérant uniquement sur les distributions marginales. La capacité intrinsèque des méthodes basées sur le tenseur de structure à prendre en considération l’invariance à la rotation, requise dans beaucoup d’applications portant sur des textures anisotropes, est également démontrée de manière expérimentale. Une deuxième application concerne la synthèse de champs de TSL. A cet e et, des approches mono-échelle ainsi que des approches pyramidales multi-échelles respectant une hypothèse markovienne sont proposées. Les expériences sont effectuées à la fois sur des champs de TSL simulés et sur des champs de TSL calculés sur des textures réelles. Efficientes dans quelques configurations et démontrant d’un potentiel réel de description des modèles proposés, les expériences menées montrent également une grande sensibilité aux choix des paramètres qui peut s’expliquer par des instabilités d’estimation sur des espaces de grande dimension. / This thesis proposes and evaluates parametric frameworks for modelling local structure tensor (LST) fields computed on textured images. A texture’s underlying geometry is described in terms of orientation and anisotropy, estimated in each pixel by the LST. Defined as symmetric non-negative definite matrices, LSTs cannot be handled using the classical tools of Euclidean geometry. In this work, two complete Riemannian statistical frameworks are investigated to address the representation of symmetric positive definite matrices. They rely on the a ne-invariant (AI) and log-Euclidean (LE) metric spaces. For each framework, a Gaussian distribution and its corresponding mixture models are considered for statistical modelling. Solutions for parameter estimation are provided and parametric dissimilarity measures between statistical models are proposed as well. The proposed statistical frameworks are first considered for characterising LST fields computed on textured images. Both AI and LE models are first employed to handle marginal LST distributions. Then, LE models are extended to describe joint LST distributions with the purpose of characterising both spatial and multiscale dependencies. The theoretical models’ fit to empirical LST distributions is experimentally assessed for a texture set composed of a large diversity of patterns. The descriptive potential of the proposed statistical models are then assessed in two applications. A first application consists of texture recognition. It deals with very high resolution remote sensing images and carbonaceous material images issued from high resolution transmission electron microscopy technology. The LST statistical modelling based approaches for texture characterisation outperform, in most cases, the state of the art methods. Competitive texture classification performances are obtained when modelling marginal LST distributions on both AI and LE metric spaces. When modelling joint LST distributions, a slight gain in performance is obtained with respect to the case when marginal distributions are modelled. In addition, the LST based methods’ intrinsic ability to address the rotation invariance prerequisite that arises in many classification tasks dealing with anisotropic textures is experimentally validated as well. In contrast, state of the art methods achieve a rather pseudo rotation invariance. A second application concerns LST field synthesis. To this purpose, monoscale and multiscale pyramidal approaches relying on a Markovian hypothesis are developed. Experiments are carried out on toy LST field examples and on real texture LST fields. The successful synthesis results obtained when optimal parameter configurations are employed, are a proof of the real descriptive potential of the proposed statistical models. However, the experiments have also shown a high sensitivity to the parameters’ choice, that may be due to statistical inference limitations in high dimensional spaces.

Lors de la conception de médicaments, le criblage in silico est de plus en plus utilisé et lesméthodes disponibles nécessitent d'être évaluées. L'évaluation de 8 méthodes a mis enévidence l'efficacité des méthodes de criblage in silico et des problèmes de construction de labanque d'évaluation de référence (DUD), la conformation choisie pour les sites de liaisonn'étant pas toujours adaptée à tous les actifs. La puissance informatique actuelle le permettant,plusieurs structures expérimentales ont été choisies pour tenter de mimer la flexibilité dessites de liaison. Un autre problème a été mis en évidence : les métriques d'évaluation desméthodes souffrent de biais. De nouvelles métriques ont donc été proposées, telles queBEDROC et RIE. Une autre alternative est proposée ici, mesurant la capacité prédictive d'uneméthode en actifs. Enfin, une petite molécule active sur le TNFα in vitro et in vivo sur souris aété identifiée par un protocole de criblage in silico. Ainsi, malgré le besoin d'amélioration desméthodes, le criblage in silico peut être d'un important soutien à l'identification de nouvellesmolécules a visée thérapeutique. / Since the introduction of virtual screening in the drug discovery process, the number ofvirtual screening methods has been increasing and available methods have to be evaluated.In this work, eight virtual screening methods were evaluated in the DUD database, showingadequate efficiency. This also revealed some shortcomings of the DUD database as thebinding site conformation used in the DUD was not relevant for all the actives.As computational power now permits to address this issue, classical docking runs have beenperformed on several X-ray structures, used to represent the binding site flexibility. This alsorevealed that evaluation metrics show some biases. New evaluation metrics have thus beenproposed, e.g. BEDROC and RIE. An alternative method was also proposed usingpredictiveness curves, based on compound activity probabilityFinally, a virtual screening procedure has been applied to TNFa. A small molecule inhibitor,showing in vitro and in vivo activity in mice, has been identified. This demonstrated the valueof virtual screening for the drug discovery process, although virtual screening methods needto be improved.

Dans cette dissertation, nous proposons des méthodes d’apprentissage automa-tique aptes à bénéficier de la récente explosion des volumes de données digitales.Premièrement nous considérons l’amélioration de l’efficacité des méthodes derécupération d’image. Nous proposons une approche d’apprentissage de métriques locales coordonnées (Coordinated Local Metric Learning, CLML) qui apprends des métriques locales de Mahalanobis, puis les intègre dans une représentation globale où la distance l2 peut être utilisée. Ceci permet de visualiser les données avec une unique représentation 2D, et l’utilisation de méthodes de récupération efficaces basées sur la distance l2. Notre approche peut être interprétée comme l’apprentissage d’une projection linéaire de descripteurs donnés par une méthode a noyaux de grande dimension définie explictement. Cette interprétation permet d’appliquer des outils existants pour l’apprentissage de métriques de Mahalanobis à l’apprentissage de métriques locales coordonnées. Nos expériences montrent que la CLML amé-liore les résultats en matière de récupération de visage obtenues par les approches classiques d’apprentissage de métriques locales et globales.Deuxièmement, nous présentons une approche exploitant les modèles de ré-seaux neuronaux convolutionnels (CNN) pour la reconnaissance faciale dans lespectre visible. L’objectif est l’amélioration de la reconnaissance faciale hétérogène, c’est à dire la reconnaissance faciale à partir d’images infra-rouges avec des images d’entraînement dans le spectre visible. Nous explorerons différentes stratégies d’apprentissage de métriques locales à partir des couches intermédiaires d’un CNN, afin de faire le rapprochement entre des images de sources différentes. Dans nos expériences, la profondeur de la couche optimale pour une tâche donnée est positivement corrélée avec le changement entre le domaine source (données d’entraînement du CNN) et le domaine cible. Les résultats montrent que nous pouvons utiliser des CNN entraînés sur des images du spectre visible pour obtenir des résultats meilleurs que l’état de l’art pour la reconnaissance faciale hétérogène (images et dessins quasi-infrarouges).Troisièmement, nous présentons les "tissus de neurones convolutionnels" (Convolutional Neural Fabrics) permettant l’exploration de l’espace discret et exponentiellement large des architectures possibles de réseaux neuronaux, de manière efficiente et systématique. Au lieu de chercher à sélectionner une seule architecture optimale, nous proposons d’utiliser un "tissu" d’architectures combinant un nombre exponentiel d’architectures en une seule. Le tissu est une représentation 3D connectant les sorties de CNNs à différentes couches, échelles et canaux avec un motif de connectivité locale, homogène et creux. Les seuls hyper-paramètres du tissu (le nombre de canaux et de couches) ne sont pas critiques pour la performance. La nature acyclique du tissu nous permet d’utiliser la rétro-propagation du gradient durant la phase d’apprentissage. De manière automatique, nous pouvons donc configurer le tissu de manière à implémenter l’ensemble de toutes les architectures possibles (un nombre exponentiel) et, plus généralement, des ensembles (combinaisons) de ces modèles. La complexité de calcul et de taille mémoire du tissu évoluent de manière linéaire alors qu’il permet d’exploiter un nombre exponentiel d’architectures en parallèle, en partageant les paramètres entre architectures. Nous présentons des résultats à l’état de l’art pour la classification d’images sur le jeu de données MNIST et CIFAR10, et pour la segmentation sémantique sur le jeu de données Part Labels. / In this dissertation, we propose methods and data driven machine learning solutions which address and benefit from the recent overwhelming growth of digital media content.First, we consider the problem of improving the efficiency of image retrieval. We propose a coordinated local metric learning (CLML) approach which learns local Mahalanobis metrics, and integrates them in a global representation where the l2 distance can be used. This allows for data visualization in a single view, and use of efficient ` 2 -based retrieval methods. Our approach can be interpreted as learning a linear projection on top of an explicit high-dimensional embedding of a kernel. This interpretation allows for the use of existing frameworks for Mahalanobis metric learning for learning local metrics in a coordinated manner. Our experiments show that CLML improves over previous global and local metric learning approaches for the task of face retrieval.Second, we present an approach to leverage the success of CNN models forvisible spectrum face recognition to improve heterogeneous face recognition, e.g., recognition of near-infrared images from visible spectrum training images. We explore different metric learning strategies over features from the intermediate layers of the networks, to reduce the discrepancies between the different modalities. In our experiments we found that the depth of the optimal features for a given modality, is positively correlated with the domain shift between the source domain (CNN training data) and the target domain. Experimental results show the that we can use CNNs trained on visible spectrum images to obtain results that improve over the state-of-the art for heterogeneous face recognition with near-infrared images and sketches.Third, we present convolutional neural fabrics for exploring the discrete andexponentially large CNN architecture space in an efficient and systematic manner. Instead of aiming to select a single optimal architecture, we propose a “fabric” that embeds an exponentially large number of architectures. The fabric consists of a 3D trellis that connects response maps at different layers, scales, and channels with a sparse homogeneous local connectivity pattern. The only hyperparameters of the fabric (the number of channels and layers) are not critical for performance. The acyclic nature of the fabric allows us to use backpropagation for learning. Learning can thus efficiently configure the fabric to implement each one of exponentially many architectures and, more generally, ensembles of all of them. While scaling linearly in terms of computation and memory requirements, the fabric leverages exponentially many chain-structured architectures in parallel by massively sharing weights between them. We present benchmark results competitive with the state of the art for image classification on MNIST and CIFAR10, and for semantic segmentation on the Part Labels dataset

Le problème isopérimétrique consiste, dans un espace métrique mesuré, à trouver les ensembles qui, à volume fixé, ont la plus petite mesure de surface. Il peut être formulé dans de nombreux cadres (espaces métriques mesurés généraux, variétés riemanniennes à poids, parties de l'espace euclidien...). Deux questions se dégagent de ce problème : - Quels sont les ensembles solutions, c'est-à-dire ayant la plus petite mesure de surface ? (Il faut noter que ces ensembles n'existent pas toujours). - Que vaut la plus petite mesure de surface ? La solution à la deuxième question peut être formulée sous la forme d'une fonction, appelée profil isopérimétrique, qui, à une valeur de volume (pondéré) donnée, associe la plus petite mesure de surface correspondante. La notion de mesure de surface, quant à elle, peut être définie de plusieurs manières (contenu de Minkowski, périmètre géométrique...), toutes dépendant étroitement à la fois de la distance et de la mesure ambiantes. L'objet principal de cette thèse est l'étude du problème isopérimétrique dans des espaces produits, que ce soit pour transférer des inégalités isopérimétriques d'espaces facteurs vers ces produits, ou pour comparer le profil isopérimétrique de l'espace produit à ceux des facteurs. La thèse se découpe en quatre parties : - Étude de l'opération de symétrisation (pour les ensembles) et de réarrangement (pour les fonctions), notions analogues, du point de vue de la théorie de la mesure géométrique et des fonctions à variations bornée. Ces opérations agissent de sorte à ce que n'augmente pas la mesure de surface (pour les ensembles), ou la variation (pour les fonctions). Nous introduisons notamment une nouvelle classe d'espaces modèles, pour lesquels nous obtenons des résultats qualitativement similaires à ceux obtenus pour les espaces modèles classiques : inégalités isopérimétriques transférées aux produits, comparaison d'énergies (pour des fonctionnelles convexes). - Détail d'un argument de minoration du profil isopérimétrique d'un espace métrique produit XxY par une fonction dépendant des profils de X et Y, pour une large classe de distances produits sur XxY. L'étude de ce problème est faite via la minimisation d'une fonctionnelle sur la classe des mesures de Radon. - Étude du problème isopérimétrique dans un espace métrique mesuré produit (le produit d'ordre quelconque du même espace métrique mesuré), muni de la combinaison uniforme de sa distance (élargissement uniforme). Nous donnons un critère pour que tous les profils isopérimétriques (quel que soit l'ordre d'itération du produit) soient minorés par un multiple du minorant du profil isopérimétrique de l'espace originel. Ceci est fait en utilisant notamment des méthodes ayant trait aux inégalités fonctionnelles. Nous appliquons ensuite les résultats aux influences géométriques. - Étude d'inégalités fonctionnelles dites isopérimétriques, permettant d'appréhender le comportement isopérimétrique dans l'espace produit correspondant d'ordre quelconque. Nous résumons l'état des connaissances à propos des inégalités de ce type et proposons une autre méthode qui pourrait aboutir à prouver une telle inégalité dans le cas de mesures réelles particulières, pour lesquelles le problème est ouvert. / The isoperimetric problem in a metric measured space consists in finding the sets having minimal boundary measure, with prescribed volume. It can be formulated in various settings (general metric measured spaces, Riemannian manifolds, submanifolds of the Euclidean space, ...). At this point, two questions arise : - What are the optimal sets, namely the sets having smallest boundary measure (it has to be said that they do not always exist) ? - What is the smallest boundary measure ? The solution to the second answer can be expressed by a function called the isoperimetric profile. This function maps a value of (prescribed) measure onto the corresponding smallest boundary measure. As for the precise notion of boundary measure, it can be defined in different ways (Minkowski content, geometric perimeter, ...), all of them closely linked to the ambient distance and measure. The main object of this thesis is the study of the isoperimetric problem in product spaces, in order to transfer isoperimetric inequalities from factor spaces to the product spaces, or to compare their isoperimetric profiles. The thesis is divided into four parts : - Study of the symmetrization operation (for sets) and the rearrangement operation (for functions), analogous notions, from the point of view of Geometric Measure Theory and Bounded Variation functions. These operations cause the boundary measure to decrease (for sets), or the variation (for functions). We introduce a new class of model spaces, for which we obtain similar results to those concerning classic model spaces : transfer of isoperimetric inequalities to the product spaces, energy comparison (for convex functionals). - Detailed proof of an argument of minorization of the isoperimetric profile of a metric measured product space XxY by a function depending on the profiles of X and Y, for a wide class of product distances over XxY. The study of this problem uses the minimization of a functional defined on Radon measures class. - Study of the isoperimetric problem in a metric measured space (n times the same space) equipped with the uniform combination of its distance (uniform enlargement). We give a condition under which every isoperimetric profile (whatever the order of iteration might be) is bounded from below by a quantity which is proportional to the isoperimetric profile of the underlying space. We then apply the result to geometric influences. - Study of isoperimetric functional inequalities, which give information about the isoperimetric behavior of the product spaces. We give an overview of the results about this kind of inequalities, and suggest a method to prove such an inequality in a particular case of real measures for which the problem reamins open.

Avec la croissance continue du trafic aérien et la limitation des ressources, il est nécessaire de réduire la congestion de l'espace aérien. Ces dernières années, un intérêt particulier a été porté au problème de la sectorisation de l'espace aérien.Pour pallier à cette augmentation continue du trafic en Europe, il est nécessaire d'optimiser la gestion du trafic aérien. Une automatisation de la sectorisation de l'espace aérien peut permettre, dans cette optique, d'accroître l'adaptabilité des configurations du secteur aérien à une nouvelle demande de trafic. L'objectif de la première partie de cette thèse est de proposer une méthode globale de sectorisation de l'espace aérien européen en se basant sur une modélisation mathématique et des méthodes d'optimisation heuristiques. La méthode de sectorisation proposée est basée sur la division initiale de l'espace aérien en cellules de Voronoi à l'aide de méthodes des k-moyennes. Pour des raisons de complexité combinatoire induite, un algorithme d'optimisation stochastique est utilisé pour résoudre le problème de sectorisation. Un algorithme génétique est utilisé pour construire les secteurs de l'espace aérien dans plusieurs zones de contrôle européennes, en se basant sur des données réelles de trafic aérien pendant plusieurs jours.De plus, les configurations du secteur de l'espace aérien doivent être adaptées dynamiquement pour offrir une efficacité et une flexibilité maximales en fonction des conditions météorologiques et de circulation. L'objectif de la deuxième partie de cette thèse est d'adapter automatiquement les configurations de l'espace aérien en fonction de l'évolution du trafic, au cours d'une journée de fonctionnement. Pour atteindre cet objectif, il faut considérer que l'espace aérien est divisé en blocs d'espaces aériens 3D qui doivent être groupés ou dégroupés en fonction de l'état du trafic. La méthode proposée est basée sur une technique de partitionnement de graphe et sur des algorithmes génétiques. La méthode est testée sur plusieurs zones de contrôle européennes. / With the continuous air traffic growth and limits of resources, there is a need for reducing the congestion of the airspace systems. Nowadays, several projects are launched, aimed at modernizing the global air transportation system and air traffic management. In recent years, special interest has been paid to the solution of the airspace sectorization problem. This thesis is devoted to studying the airspace sectorization in Europe and the possibilities to improve it.The airspace sectorization needs to be optimized with the support of automation in order to increase an adaptability of airspace sector configurations to the new traffic demands. The aim of the first part of this thesis is to propose a global method for the sector design of the European airspace based on a mathematical modeling and heuristic optimization methods. The proposed resolution method to solve the sector design problem is based on the initial division of the airspace into Voronoi cells using k-means clustering algorithm. Then, due to the induced combinatorial complexity, a stochastic optimization method is applied to solve the sector design problem. Resolution method based on metaheuristic algorithm called Genetic Algorithm (GA) has been developed to build airspace sectors in several control areas of Europe, involving traffic data for several days. Furthermore, airspace sector configurations need to be dynamically adjusted to provide maximum efficiency and flexibility in response to changing weather/traffic conditions. The objective of the second part of this thesis is to automatically adapt the airspace configurations according to the evolution of traffic. In order to reach this objective, the airspace is considered to be divided into predefined 3D airspace blocks which have to be grouped or ungrouped depending on the traffic situation. The resolution method based on the graph partitioning technique and on the metaheuristic algorithm (GA) has been developed to generate a sequence of sector configurations, composed of the predefined airspace blocks. The overall methodology, is implemented and tested with air traffic data taken for one day of operation and for several different airspace control areas of Europe.