Au cours de la dernière décennie, la quantité de données n'a cessé d'augmenter. Ces données peuvent provenir de sources variées, telles que des smartphones, des enregistreurs audio, des caméras, des capteurs, des simulations, et peuvent avoir différentes structures. Bien que les ordinateurs puissent nous aider à traiter ces données, c'est le jugement et l'expertise humaine qui les transforment réellement en connaissances. Cependant, pour donner un sens à ces données de plus en plus diversifiées, des techniques de visualisation et d'interaction sont nécessaires. Ce travail de thèse contribue de telles techniques pour faciliter l'exploration et la présentation des données, lors d'activités visant à faire sens des données. Dans la première partie de cette thèse, nous nous concentrons sur les systèmes interactifs et les techniques d'interaction pour aider les utilisateurs à faire sens des données. Nous étudions comment les utilisateurs travaillent avec des contenus divers afin de leur permettre d'externaliser leurs pensées par le biais d'annotations digitales. Nous présentons notre approche avec deux systèmes. Le premier, ActiveInk, permet l'utilisation naturelle du stylet pour la lecture active, lors d'un processus d'exploration de données. Dans le cadre d'une étude qualitative menée auprès de huit participants, nous contribuons des observations sur les comportements de la lecture active au cours de l'exploration des données, et, des principes aidant les utilisateurs à faire sens des données.Le second système, SpaceInk, est un espace de conception de techniques en utilisant le stylet et les gestes, qui permet de créer de l'espace pour les annotations, pendant la lecture active, en ajustant dynamiquement le contenu du document. Dans la deuxième partie de cette thèse, nous avons étudié les techniques permettant de représenter visuellement les éléments de réponses aux questions quand les utilisateurs essaient de faire sens des données. Nous nous concentrons sur l'une des structures de données les plus élaborées : les réseaux multi-variés, que nous visualisons à l'aide de diagrammes noeuds-liens. Nous étudions comment permettre un processus de conception itératif flexible lors de la création de diagrammes nœuds-liens pour les réseaux multi-variés. Nous présentons d'abord un système, Graphies, qui permet la création de visualisations expressives de diagrammes noeuds-liens en fournissant aux concepteurs un environnement de travail flexible qui rationalise le processus créatif et offre un support efficace pour les itérations rapides de conception. Allant au-delà de l'utilisation de variables visuelles statiques dans les diagrammes nœuds-liens, nous avons étudié le potentiel des variables liées au mouvement pour encoder les attributs des données. En conclusion, nous montrons dans cette thèse que le processus visant à faire sens des données peut être amélioré à la fois dans le processus d'exploration et de présentation, en utilisant l'annotation comme nouveau moyen de transition entre exploration et externalisation, et en suivant un processus itératif et flexible pour créer des représentations expressives de données. Les systèmes qui en résultent établissent un cadre de recherche où la présentation et l'exploration sont au cœur des systèmes de données visuelles. / During the last decade, the amount of data has been constantly increasing. These data can come from several sources such as smartphones, audio recorders, cameras, sensors, simulations, and can have various structure. While computers can help us process these data, human judgment and domain expertise is what turns the data into actual knowledge. However, making sense of this increasing amount of diverse data requires visualization and interaction techniques. This thesis contributes such techniques to facilitate data exploration and presentation, during sense-making activities. In the first part of this thesis, we focus on interactive systems and interaction techniques to support sense-making activities. We investigate how users work with diverse content in order to make them able to externalize thoughts through digital annotations. We present our approach with two systems. The first system, ActiveInk enables the natural use of pen for active reading during a data exploration process. Through a qualitative study with eight participants, we contribute observations of active reading behaviors during data exploration and design principles to support sense-making. The second system, SpaceInk, is a design space of pen & touch techniques that make space for in-context annotations during active reading by dynamically reflowing documents. In the second part, we focus on techniques to visually represent insights and answers to questions that arise during sense-making activities. We focus on one of the most elaborate data structures: multivariate networks, that we visualize using a node-link diagram visualization. We investigate how to enable a flexible iterative design process when authoring node-link diagrams for multivariate networks. We first present a system, Graphies, that enables the creation of expressive node-link diagram visualizations by providing designers with a flexible workflow that streamlines the creative process, and effectively supports quick design iterations. Moving beyond the use of static visual variables in node-link diagrams, we investigated the use of motion to encode data attributes. To conclude, we show in this thesis that the sense-making process can be enhanced in both processes of exploration and presentation, by using ink as a new medium to transition between exploration and externalization, and by following a flexible, iterative process to create expressive data representations. The resulting systems establish a research framework where presentation and exploration are a core part of visual data systems.

De grands ensembles de données sont de plus en plus utilisés dans divers domaines professionnels, tels que la médecine, la sociologie et l'économie. Ceci pose de nombreux défis dans leurs utilisations pour, par exemple, les classifier et la prise de décision. Pour cela nous n'avons pas seulement besoin d'algorithmes élaborés pour leur traitement, il faut aussi que les utilisateurs puissent visualiser et interagir avec les données pour pouvoir les appréhender et éventuellement corriger ou vérifier les traitement fait par les machines. Cette thèse explore cette problématique en étudiant l'interaction d'utilisateurs avec de grands ensembles de données sur des murs d'écrans.Le corps humain est fait pour interagir avec le monde physique, du microscopique aux grandes échelles. Nous pouvons naturellement nous coordonner pour voir, entendre, toucher et nous déplacer pour interagir avec l'environnement à diverses échelles. Au-delà d'un individu, les êtres humains collaborent en communicant et en se coordonnant. En suivant la définition de Dourish, l'Interaction Incorporée encourage les concepteurs d'interaction de profiter de l'expérience existante du monde physique des utilisateurs lors de la conception de l'interaction avec les interfaces numériques.Je soutiens que les grands espaces interactifs permettent une interaction incorporée de l'utilisateur avec des données répartis dans l'espace, en tirant parti des capacités physiques des utilisateurs, comme la marche, l'approche et l'orientation. Au-delà d'un simple utilisateur, ces environnements permettent aussi à plusieurs utilisateurs d'interagir ensemble en utilisant la communication verbale et gestuelle tout en ayant une conscience de la présence physique de chacun. Alors que dans le cadre mono-utilisateur, de nombreuses recherches portent sur la transformation d'actions physiques en modalités d'entrées, le cas des relations entre plusieurs utilisateurs a été très peu étudié. Dans cette thèse, je présente tout d'abord une expérience qui évalue formellement l'avantage pour un utilisateur d'exécuter une tâche de manipulation de données sur un grand mur d'écrans par rapport à un ordinateur de bureau. Cette expérience montre que les mouvements physiques de l'utilisateur l'aide à naviguer dans une grande surface de données, et permet de surpasser les techniques de navigation existantes sur un ordinateur de bureau tels que les techniques de Focus+Contexte. Avec la même tâche expérimentale, j'étudie ensuite la manipulation de données collaborative avec un mur d'écrans, en imposant différents styles de collaboration, de étroitement couplées à lâche. L'expérience mesure l'effet de l'introduction d'une technique d'interaction partagée, dans lequel les collaborateurs effectuent chacun une partie d'une action pour émettre une commande. Les résultats montrent les avantages d'une telle technique en termes d'efficacité, d'engagement des utilisateurs, ainsi que de fatigue physique. Enfin, j'explore le concept d'augmentation de l'interaction humain-à-humain avec des techniques d'interaction partagées, et je propose un espace de conception pour ces techniques pour facilité la manipulation de données collaborative. Je présente la conception, la mise en œuvre et l'évaluation d'un ensemble de ces techniques, ainsi que les travaux futurs qui en découlent. / Large data sets are used acceleratingly in various professional domains, such as medicine and business. This rises challenges in managing and using them, typically including sense-making, searching and classifying. This does not only require advanced algorithms to process the data sets automatically, but also need users' direct interaction to make initial judgment or to correct mistakes from the machine work. This dissertation explores this problem domain and study users' direct interaction with scattered large data sets. Human body is made for interacting with the physical world, from micro scope to very large scales. We can naturally coordinate ourselves to see, hear, touch and move to interact with the environment in various scales. Beyond individual, humans collaborate with each other through communication and coordination. Based on Dourish's definitioncite{2001:AFE:513034}, Embodied Interaction encourages interaction designers to take advantage of users' existing skills in the physical world, when designing the interaction with digital artefacts. I argue that large interactive spaces enable embodied user interaction with data spread over space, by leveraging users' physical abilities such as walking, approaching and orienting. Beyond single users, co-located environments provide multiple users with physical awareness and verbal gestural communication. While single users' physical actions have been augmented to be various input modalities in existing research, the augmentation of between-user resources has been less explored. In this dissertation, I first present an experiment that formally evaluates the advantage of single users performing a data manipulation task on a wall-sized display, comparing to on a desktop computer. It shows that using users' physical movements to navigate in a large data surface, outperforms existing digital navigation techniques on a desktop computer such as Focus+Context. With the same experimental task, I then study the interaction efficiency of collaborative data manipulation with a wall-sized display, in loosely or closely coupled collaboration styles. The experiment measures the effect of providing a Shared Interaction Technique, in which collaborators perform part of an action each to issue a command. The results conclude its benefits in terms of efficiency, user engagement as well as physical fatigue. Finally, I explore the concept of augmenting human-to-human interaction with shared interaction techniques, and illustrate a design space of such techniques for supporting collaborative data manipulation. I report the design, implementation and evaluation of a set of these techniques and discuss the future work.

L'information géographique peut être perçue selon trois dimensions : une dimension spatiale (e.g., ville), une dimension temporelle (e.g., date) et une dimension alphanumérique (e.g., population). L'intégration de ces différents types de données est l'un des challenges actuels de la production d'applications permettant la représentation et le traitement d'informations géographiques. Nous nous proposons de contribuer à cette problématique en proposant une méthode afin d'aider à la gestion de la cohérence des données impliquant deux des trois dimensions. Cette cohérence peut se poser après application d'un opérateur sur les informations géographiques. La méthode que nous proposons est basée sur des liens sémantiques entre les dimensions. Une liaison sémantique représente le rapport logique entre les dimensions. Cette liaison associée à des règles de comportement des opérateurs de manipulation, nous permet de garantir la cohérence du modèle de données associé au résultat d’un opérateur. / Geographic information can be perceived according to three dimensions: a spatial dimension (e.g., city), a temporal dimension (e.g., date) and an alphanumeric dimension (e.g., population). The integration of these various types of data is one of the current challenges in order to model geographic representation and to process geographic information. We contribute to this challenge by proposing a method to help in the management of data coherency involving two on three dimensions. This coherency can be settled after applying an operator on geographic information. Our method is based on semantic links between dimensions. A semantic link represents the logical interaction between (two) dimensions. This connection, associated with a set of rules depending on data manipulation operators, allows us to guarantee the coherency of the data model associated with the result of an operator.

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Aujourd'hui, les ordinateurs et l'Internet sont partout dans le monde : dans chaque maison, domaine et plateforme. Dans ce contexte, le standard XML s'est établi comme un moyen insigne pour la représentation et l'échange efficaces des données. Les communications et les échanges d'informations entre utilisateurs, applications et systèmes d'information hétérogènes sont désormais réalisés moyennant XML afin de garantir l'interopérabilité des données. Le codage simple et robuste de XML, à base de données textuelles semi-structurées, a fait que ce standard a rapidement envahi les communications medias. Ces communications sont devenues inter-domaines, partant de l'informatique et s'intégrant dans les domaines médical, commercial, et social, etc. Par conséquent, et au vu du niveau croissant des données XML flottantes entre des utilisateurs non-experts (employés, scientifiques, etc.), que ce soit sur les messageries instantanées, réseaux sociaux, stockage de données ou autres, il devient incontournable de permettre aux utilisateurs non-experts de manipuler et contrôler leurs données (e.g., des parents qui souhaitent appliquer du contrôle parental sur les messageries instantanées de leur maison, un journaliste qui désire regrouper et filtrer des informations provenant de différents flux RSS, etc.). L'objectif principal de cette thèse est l'étude des manipulations des données XML par des utilisateurs non-experts. Quatre principales catégories ont été identifiées dans la littérature : i) les langages visuels orientés XML, ii) les Mashups, iii) les techniques de manipulation des données XML, et iv) les DFVPL (langages de programmation visuel à base de Dataflow), couvrant différentes pistes. Cependant, aucune d'entre elles ne fournit une solution complète. Dans ce travail de recherche, nous avons formellement défini un Framework de manipulation XML, intitulé XA2C (XML-oriented mAnipulAtion Compositions). XA2C représente un environnement de programmation visuel (e.g., Visual-Studio) pour un DFVPL orienté XML, intitulé XCDL (XML-oriented Composition Definition Language) qui constitue la contribution majeure de cette thèse. XCDL, basé sur les réseaux de Pétri colorés, permet aux non-experts de définir, d'arranger et de composer des opérations de manipulation orientées XML. Ces opérations peuvent être des simples sélections/projections de données, ainsi que des opérations plus complexes de modifications de données (insertion, suppression, tatouage, etc.). Le langage proposé traite les données XML à base de documents ou de fragments. En plus de la définition formelle (syntaxique et sémantique) du langage XCDL, XA2C introduit une architecture complète à base d'un compilateur et un environnement d'exécution dédiés. Afin de tester et d'évaluer notre approche théorique, nous avons développé un prototype, intitulé X-Man, avec un Framework d'évaluation pour les langages et outils visuels de programmation orientés XML. Une série d'études de cas et d'expérimentations a été réalisée afin d'évaluer la qualité d'usage de notre langage, et de le comparer aux solutions existantes. Les résultats obtenus soulignent la supériorité de note approche, notamment en termes de qualité d'interaction, de visualisation, et d'utilisation. Plusieurs pistes sont en cours d'exploration, telles que l'intégration des opérations plus complexes (opérateurs de contrôle, boucles, etc.), les compositions automatiques, et l'extension du langage pour gérer la spécificité des formats dérivés du standard XML (flux RSS, RDF, SMIL, etc.)

Le travail, exposé dans ce rapport, se divise en deux parties. La première partie a fait l'objet d'un rapport de recherche publié en Avril 1984 [Tall]. La deuxième partie résulte d'un travail qui s'est déroulé de juin 1984 i juin 1985. Pour produire des images de hautes qualités, on est obligé de manipuler des grandes quantités de données. D'où l' intérêt d'étudier des algorithmes et des structures de données efficaces pour résoudre ~es problèmes géométriques. On pourra ainsi obtenir des méthodes efficaces pour la manipulation de données graphiques. On peut citer i ce propos, les travaux pionners de SHAMOS dans le domaine de la complexité géométrique [Sham]. La deuxième partie contient la description d 'un logiciel interactif *de manipulation de graphes et d'ordres. A notre connaissnce, la plus ancienne réalisation de ce type de logiciel est le "Graph theory interactive system" de WOLFBERG [Wolf]. Suivant les travaux de GUIDO sur CABRI (CAhier de BRouillon Informatisé), nous desirons offrir un poste de travail sur les graphes pour des chercheurs en théorie des graphes. CABRI est une bonne approche du problème, mais reste d'un emploi malaisé. Nous avons donc étudiés de nouveau le problème en nous attachant à décrire une meilleure interface utilisateur. Nous nous sommes inspirés des travaux sur les logiciels interactif existant, comme ceux développés chez XEROX, au PALO-ALTO RESEARCH CENTER (Smit] chez NIEVERGELT [Sere].

L'introduction de la tarification à l'activité couplée à la réorganisation en pôles d'activités, orientent l'hôpital public français vers de nouvelles logiques financières. L'obligation de moyen fait place à une obligation d'activité, les ressources de l'institution hospitalière sont désormais directement dépendantes du niveau de l'activité produite. Aussi, la mise en oeuvre d'un contrôle par les résultats émerge dans une organisation déjà dominée par un contrôle professionnel. L'objet de cette étude est d'étudier les effets du contrôle par les résultats dans l'hôpital public français. Basé sur une recherche exploratoire auprès de 31 praticiens hospitaliers dans 2 CHU et sur une étude confirmatoire auprès de 578 praticiens hospitaliers répartis dans 14 CHU, ce travail révèle l'existence de pressions financières internes. Par ailleurs, il met en lumière les conséquences concernant les conflits de rôle, l'ambigüité de rôle, l'implication des médecins et la manipulation de données en fonction de la nature et de la source des pressions financières internes.

Aujourd’hui, les ordinateurs et l’Internet sont partout dans le monde : dans chaque maison, domaine et plateforme. Dans ce contexte, le standard XML s’est établi comme un moyen insigne pour la représentation et l’échange efficaces des données. Les communications et les échanges d’informations entre utilisateurs, applications et systèmes d’information hétérogènes sont désormais réalisés moyennant XML afin de garantir l’interopérabilité des données. Le codage simple et robuste de XML, à base de données textuelles semi-structurées, a fait que ce standard a rapidement envahi les communications medias. Ces communications sont devenues inter-domaines, partant de l’informatique et s’intégrant dans les domaines médical, commercial, et social, etc. Par conséquent, et au vu du niveau croissant des données XML flottantes entre des utilisateurs non-experts (employés, scientifiques, etc.), que ce soit sur les messageries instantanées, réseaux sociaux, stockage de données ou autres, il devient incontournable de permettre aux utilisateurs non-experts de manipuler et contrôler leurs données (e.g., des parents qui souhaitent appliquer du contrôle parental sur les messageries instantanées de leur maison, un journaliste qui désire regrouper et filtrer des informations provenant de différents flux RSS, etc.). L'objectif principal de cette thèse est l'étude des manipulations des données XML par des utilisateurs non-experts. Quatre principales catégories ont été identifiées dans la littérature : i) les langages visuels orientés XML, ii) les Mashups, iii) les techniques de manipulation des données XML, et iv) les DFVPL (langages de programmation visuel à base de Dataflow), couvrant différentes pistes. Cependant, aucune d’entre elles ne fournit une solution complète. Dans ce travail de recherche, nous avons formellement défini un Framework de manipulation XML, intitulé XA2C (XML-oriented mAnipulAtion Compositions). XA2C représente un environnement de programmation visuel (e.g., Visual-Studio) pour un DFVPL orienté XML, intitulé XCDL (XML-oriented Composition Definition Language) qui constitue la contribution majeure de cette thèse. XCDL, basé sur les réseaux de Pétri colorés, permet aux non-experts de définir, d’arranger et de composer des opérations de manipulation orientées XML. Ces opérations peuvent être des simples sélections/projections de données, ainsi que des opérations plus complexes de modifications de données (insertion, suppression, tatouage, etc.). Le langage proposé traite les données XML à base de documents ou de fragments. En plus de la définition formelle (syntaxique et sémantique) du langage XCDL, XA2C introduit une architecture complète à base d’un compilateur et un environnement d'exécution dédiés. Afin de tester et d’évaluer notre approche théorique, nous avons développé un prototype, intitulé X-Man, avec un Framework d’évaluation pour les langages et outils visuels de programmation orientés XML. Une série d'études de cas et d’expérimentations a été réalisée afin d'évaluer la qualité d'usage de notre langage, et de le comparer aux solutions existantes. Les résultats obtenus soulignent la supériorité de note approche, notamment en termes de qualité d’interaction, de visualisation, et d’utilisation. Plusieurs pistes sont en cours d’exploration, telles que l'intégration des opérations plus complexes (opérateurs de contrôle, boucles, etc.), les compositions automatiques, et l’extension du langage pour gérer la spécificité des formats dérivés du standard XML (flux RSS, RDF, SMIL, etc.) / Computers and the Internet are everywhere nowadays, in every home, domain and field. Communications between users, applications and heterogeneous information systems are mainly done via XML structured data. XML, based on simple textual data and not requiring any specific platform or environment, has invaded and governed the communication Medias. In the 21stcentury, these communications are now inter-domain and have stepped outside the scope of computer science into other areas (i.e., medical, commerce, social, etc.). As a consequence, and due to the increasing amount of XML data floating between non-expert users (programmers, scientists, etc.), whether on instant messaging, social networks, data storage and others, it is becoming crucial and imperative to allow non-experts to be able to manipulate and control their data (e.g.,parents who want to apply parental control over instant messaging tools in their house, a journalist who wants to gather information from different RSS feeds and filter them out, etc.). The main objective of this work is the study of XML manipulations by non-expert users. Four main related categories have been identified in the literature: XML-oriented visual languages, Mashups, XML manipulation by security and adaptation techniques, and Dataflow visual programming languages. However, none of them provides a full-fledged solution for appropriate XML data manipulation. In our research, we formally defined an XML manipulation framework, entitled XA2C (XML Alteration/Adaptation Composition Framework). XA2C represents a visual studio for an XML-oriented DFVPL (Dataflow Visual Programming Language), called XCDL (XML-oriented Composition Definition Language) which constitutes the major contribution of this study. XCDL is based on Colored Petri Nets allowing non-expert users to compose manipulation operations. The XML manipulations range from simple data selection/projection to data modification (insertion, removal, obfuscation, etc.). The language is oriented to deal with XML data (XML documents and fragments), providing users with means to compose XML oriented operations. Complementary to the language syntax and semantics, XA2C formally defines also the compiler and runtime environment of XCDL. In addition to the theoretical contribution, we developed a prototype, called X-Man, and formally defined an evaluation framework for XML-oriented visual languages and tools that was used in a set of case studies and experiments to evaluate the quality of use of our language and compare it to existing approaches. The obtained assessments and results were positive and show that our approach outperforms existing ones. Several future tracks are being studied such as integration of more complex operations (control operators, loops, etc.), automated compositions, and language derivation to define specific languages oriented towards different XML-based standards (e.g., RSS, RDF, SMIL, etc.)