Dans cette thèse, nous établissons un théorème de rigidité topologique pour une large classe de sous-groupes du groupe de difféomorphismes analytiques réels préservant l'orien- tation du cercle Diff (S1). En effet, les objets principaux étudiés dans cette thèse sont les sous-groupes localement C 2-non-discrets de type fini de Diff (S1). Dans le premier Chapitre, on donne des rappels sur la relation entre la théorie de la mesure et les systèmes dynamiques et on donne aussi des rappels sur les définitions et les propriétés des espaces hyperboliques, des groupes hyperboliques et des leurs bords. Le deuxième Chapitre contient des définitions précises pour la plupart des notions pertinentes pour cette thèse, revisite les résultats concernant la théorie de Shcherbakov- Nakai sous une forme adaptée à nos besoins et fournit une description des dynamiques topologiques associées au sous-groupe localement C 2-non-discret de Diff (S1). Le troisième Chapitre est consacré à la preuve du Théorème A "le théorème de rigidité topologique". Dans la première section de ce chapitre, on démontre le Théorème A dans divers cas particuliers, dont le cas où le groupe a une orbite finie et le cas où le groupe est résoluble mais non-abélien. Il restera alors démontrer le Théorème A dans le cas dit "générique" et cela sera l'objet du restant de ce chapitre. Dans la deuxième section de ce chapitre, nous construisons une suite de difféomorphismes de G1 convergeant vers l'identité dans C 2-topologie sur l'intervalle I C S1. Dans la dernière section de ce chapitre, nous allons démontrer le Théorème A modulo la Proposition 3.3.3. En effet, le Théorème 3.3.1 sera prouvé et ce théorème constitue un énoncé plus forte que celui du Théorème A. L'énoncé principal du quatrième Chapitre est le Théorème 4.2.1. La démonstration du Théorème 4.2.1 est une combinaison des faits standards sur les groupes hyperboliques avec l'éxistence d'une mesure µ sur G1 donnant lieu à une mesure stationnaire absolu- ment continue. Ce théorème entraînera la démonstration du Théorème B. Finalement, l'Annexe contient une réponse partielle dans la catégorie analytique à une question posée dans [De]. L'annexe se termine ensuite par un résumé du rôle joué par l'hypothèse de régularité (C) dans cette thèse. / In this thesis we establish a topological rigidity theorem for a large class of subgroups of the group Diff (S1) consisting of (orientation-preserving) real analytic diffeomorphisms of the circle S1. Indeed, the primary object studied in this thesis are finitely generated, locally C 2-non-discrete subgroups of Diff (S1). In the first Chapter, we briefly recall several basic facts in the relation between measure theory and dynamical systems and recall the definitions and basic properties of hyperbolic spaces, hyperbolic groups and their boundaries. The second Chapter contains accurate definitions for most of the notions relevant for this thesis, revisits results related to Shcherbakov-Nakai theory in a form adapted to our needs and provides a description of the topological dynamics associated with a locally C 2-non-discrete subgroup of Diff (S1). The third Chapter is devoted to proving Theorem A "topological rigidity theorem". In the first section of this chapter, we prove Theorem A in various special cases, including the case where the group has a finite orbit as well as the case in which the group is solvable but non-abelian. It will then prove Theorem A in the case called "generic" and this will be the subject of the remainder of this chapter. In the second section of this chapter, we construct an explicit sequence of diffeomorphisms in G1 converging to the identity in the C 2-topology on the interval I C S1. In the last section of this chapter, we shall prove Theorem A modulo Proposition 3.3.3. In fact, Theorem 3.3.1 will be proved and this theorem provides a statement fairly stronger than what is strictly needed to derive Theorem A. The main statement in the fourth Chapter is Theorem 4.2.1. The proof of The- orem 4.2.1 is combined standard facts about hyperbolic groups with the existence of a measure µ on G1 giving rise to an absolutely continuous stationary measure. This theorem will lead to the proof of Theorem B. In the end, the Appendix contains a partial answer in the analytic category to a question raised in [De]. The appendix then ends with a summary of the role played by the regularity assumption (C) in this thesis.

Dans un contexte actuel préoccupé par la couche d’ozone et son recouvrement ainsi que par le réchauffement global, comprendre, représenter et modéliser la dynamique stratosphérique sont des enjeux majeurs. Une question récurrente est de pouvoir évaluer les biais des modèles à haute altitude dans la stratosphère. Or la stratosphère est une couche de l’atmosphère difficilement accessible à la mesure. Une solution est d’extraire des informations en analysant les trajectoires des ballons qui sont essentiellement conditionnées par les mouvements des masses d’air. Ces travaux de thèse ont donné naissance à une banque de données rassemblant des mesures de vent, de température et de pression issues des vols de ballons stratosphériques sur une période de plus de 20 ans à des régions variées (région polaire arctique, à moyenne latitude et en régions intertropicales) et à différentes saisons. Une méthode d’analyse des biais mesures/modèle a été mise en place et appliquée aux réanalyses ERA-Interim. Par comparaison avec une précédente étude faite dans des conditions de vortex polaire, les mesures ainsi que la méthode d’analyse des biais ont été validées. Enfin, une analyse systématique des biais sur le vent à haute altitude dans la stratosphère considérant plusieurs régions à différentes saisons a été implémentée. Les résultats montrent que les biais dans les réanalyses ERA-Interim varient et augmentent en fonction de l’altitude. Les régions associées à des régimes bien établis sont plutôt bien représentées alors que les zones de transition ou de changement de circulation présentent plus de difficultés. D’une manière générale, les résultats de biais rapportent que les réanalyses ERA-Interim sous-estiment la vitesse du vent dans la stratosphère. / In a current context focused on the ozone layer recovery and on the global warming, understand, represent and model the stratospheric dynamic became major issues. Realism of these models needs to be assessed. Unfortunately the stratosphere is an atmospheric layer hardly accessible to measurements. Balloons trajectories are mainly depending on the air masses displacements. Extract measurements from balloon trajectories is a solution. These works led to the creation of a database which contains winds, temperature and pressure measurements from stratospheric balloons flights data collected over a time period of more 20 years at several locations (arctic polar region, at mid-latitude and in tropics) and at different seasons. A methodology of winds biases analysis has been developed and has been applied to the ERA-Interim reanalysis data. By comparing our results with a previous study, we have been able to validate the database and the winds biases analyse methodology. A systematic analyse of winds biases at high altitude in the stratosphere considering several locations/seasons has been implemented. The results show the biases in ERA-Interim reanalyses vary and rise as function of the altitude. The locations which are associated to well established circulations are rather well represented while the locations where the variability is higher present more difficulty. Globally biases results report ERA-Interim reanalyses underestimate wind speed in the stratosphere.

Ces travaux proposent deux nouvelles mesures de l’efficience. La première est une fonction de distance log-additive qui peut être orientée soit en input, soit en output, soit dans le graphe. Celle-ci est duale à des pseudo fonctions de coût, de revenu et de profit non-linéaires. Cette structure des fonctions, indique une relation non-constante entre les intrants et les extrants. Cet outil de mesure de l’efficacité peut servir à estimer la variation de la productivité dans le temps. A cet effet,nous proposons des indicateurs de productivité, de type Luenberger (Chambers, Färe et Grosskopf (1996)) et Luenberger-Hicks-Moorsteen (Briec et Kerstens (2004)), exponentiels. La seconde mesure, est une fonction de distance non-linéaire structurellement inspiré des fonctions CES (Solow (1956)) et CET (Powell et Gruen (1968)). La théorie de la dualité amène à présenter des fonctions de coût, de revenu et de profit non-linéaires. De ce fait, des fonctions de prix ajustés non-linéairesen sont déduites. Une telle structure des prix peut être rencontrée lorsque les unités productives font face à des tarifications non-linéaires en interne et, en externe. Nous appliquons cette nouvelle mesure de l’efficacité au modèle de rendements d’échelle alpha (Boussemart, Briec, Peypoch et Tavéra)(2009)). En effet, ce modèle permet d’estimer l’influence des rendements d’échelle sur l’efficacité. / This thesis aims to present two efficiency measures. First, a log-additive distance function is introduced. It is dual to non-linear pseudo cost, revenue and profit functions. This structure means that the relation between factors and products is not constant. Moreover, exponential Luenberger (Chambers, Färe and Grosskopf (1996)) and Luenberger-Hicks-Moorsteen (Briec and Kerstens (2004)) indicators are proposed. Second, a non-linear distance function is defined. It inherits thestructure of CES (Solow (1956)) and CET (Powell and Gruen (1968))functions. The duality theory allows to present non-linear cost, revenue and profit functions. In this sense, non-linear adjusted price functions are deduced. Non-linear prices occur when the production unit faces internal and/or non-linear tariffs. The alpha-returns to scale model (Boussemart, Briec, Peypoch and Tavéra (2009)) is applied to this new non-linear efficiency measure. Indeed, it is shown that returns-to-scale impact efficiency of production units.

Les systèmes d’identification faciale sont en plein essor et se retrouvent de plus en plus dans des produits grand public tels que les smartphones et les ordinateurs portables. Cependant, ces systèmes peuvent être facilement bernés par la présentation par exemple d’une photo imprimée de la personne ayant les droits d’accès au système. Cette thèse s’inscrit dans le cadre du projet ANR BIOFENCE qui vise à développer une certification des systèmes biométriques veine, iris et visage permettant aux industriels de faire valoir leurs innovations en termes de protection. L’objectif de cette thèse est double, d’abord il s’agit de développer des mesures de protection des systèmes 2D d’identification faciale vis à vis des attaques connues à ce jour (photos imprimées, photos ou vidéos sur un écran, masques) puis de les confronter à la méthodologie de certification développée au sein du projet ANR. Dans un premier temps, un état de l’art général des attaques et des contremesures est présenté en mettant en avant les méthodes algorithmiques (« software ») par rapport aux méthodes hardware. Ensuite, plusieurs axes sont approfondis au cours de ce travail. Le premier concerne le développement d’une contremesure basée sur une analyse de texture et le second concerne le développement d’une contre-mesure basée sur une analyse de mouvement. Ensuite, une modélisation du processus de recapture pour différencier un faux visage d’un vrai est proposée. Une nouvelle méthode de protection est développée sur ce concept en utilisant les données d'enrolment des utilisateurs et un premier pas est franchi dans la synthèse d'attaque pour un nouvel utilisateur à partir de sa donnée d'enrolment. Enfin, la méthodologie de certification développée pour les systèmes à empreintes digitales est évaluée pour les systèmes d'identification facial. / Face identification systems are growing rapidly and invade the consumer market with security products in smartphones, computers and banking. However, these systems are easily fooled by presenting a picture of the person having legitimate access to the system. This thesis is part of the BIOFENCE project which aim to develop a certification of biometric systems in order for industrials to promote their innovations in terms of protection. Our goal is to develop new anti-spoofing countermeasures for 2D face biometric systems and to evaluate the certification methodology on protected systems. First, a general state of the art in face spoofing attack forgery and in anti-spoofing protection measures is presented. Then texture-based countermeasures and motion-based countermeasures are investigated leading to the development of two novel countermeasures. Then, the recapturing process is modelled and a new fake face detection approach is proposed based on this model. Taking advantage of enrolment samples from valid users, a first step toward the synthesis of spoofing attacks for new users is taken. Finally, the certification methodology originally developed for fingerprint technology is evaluated on face biometric systems.

Cette thèse porte sur l'étude des liens entre des mesures électro-physiologiques du système auditif de la cochlée au tronc cérébral, les réglages et les performances auditives d'adultes utilisateurs d'implants cochleaires (IC) MED-EL ®.La majeure partie des travaux s'est intéressée aux ECAP (Electrically-evoked compound action potentials) traduisant l'activité synchrone des neurones auditifs cochléaires en réponse à la stimulation délivrée par l'IC. Ceux-ci ont été enregistrés soit lors de l'implantation, soit chez des utilisateurs expérimentés afin d'évaluer leur intérêt comme prédicteurs des niveaux de perceptions. Nos travaux montrent que malgré de grandes variations interindividuelles, les ECAP sont liés aux niveaux de perception. Cette relation ne permet cependant pas encore une prédiction suffisamment précise des niveaux de perception implémentés dans les réglages. Les IC MED-EL ® présentent la particularité de présenter les données d'impédance brutes sous forme de matrice de voltage pouvant servir à estimer la diffusion du courant autour de chaque électrode, au niveau de l'interface bioélectrique. Une partie des travaux a cherché à évaluer les relations entre diffusion du courant et compréhension de la parole. Les résultats indiquent que la compréhension de la parole ne semble pas liée à cette mesure de diffusion du courant intra-cochléaire.La dernière partie de cette thèse a évalué les relations entre une mesure électro-physiologique de l'intégration binaurale (BIC pour Binaural Interaction Component) et performances binaurales chez des sujets dont l'audition est entièrement médiée par l'IC. Cette étude suggère que les sujets présentant des BIC identifiables semblent tirer un meilleur profit de la binauralité / This thesis investigates the links between electro-physiological responses of the cochlea and the brainstem, the psychoacoustic levels used for CI fitting and the hearing performances of MED-EL® cochlear implant (CI) adult users.The main part focused on the electrically evoked compound action potentials (ECAP), which reflect the synchronous activity of cochlear auditory neurons in response to the electrical stimulation delivered by CI. These were recorded either during implantation surgery or in experienced users to evaluate their usefulness as predictors of the hearing levels. Our work shows that despite broad variations between users, ECAPs can be related to perception levels. This relationship does not allow yet an accurate enough prediction of the perception levels used to program the CI.In MED-EL® CIs impedances raw data are displayed in voltage matrices and can be used to estimate the spread of current around each electrode, at the bioelectric interface level. In a second part, we aimed to evaluate the relationshipss between the current spread and speech recognition. The results indicate that speech understanding does not seem to be related to this measurement of intra-cochlear current diffusion.The last part of this thesis evaluated the relationship between an electro-physiological measurement of binaural interaction (BIC) and binaural hearing performances in subjects using two CI. Our results suggest that subjects with identifiable BICs appear to have better localization scores and make a better benefit from the binaurality as they have to understand speech in noisy environment

Dans cette thèse, nous examinons les propriétés de régularité locale de certains processus stochastiques multiparamètres définis sur RN + , sur une collection d’ensembles, ou encore sur des fonctions de L2. L’objectif est d’étendre certains outils standards de la théorie des processus stochastiques, en particulier concernant la régularité hölderienne locale, à des ensembles d’indexation qui ne sont pas totalement ordonnés. Le critère de continuité de Kolmogorov donne classiquement une borne inférieure pour la régularité hölderienne d’un processus stochastique indicé par un sous-ensemble de R ou RN . Tirant partie de la structure de treillis des ensembles d’indexations dans la théorie des processus indicés par des ensembles de Ivanoff et Merzbach, nous étendons le critère de Kolmogorov dans ce cadre. Différents accroissements pour les processus indicés par des ensembles sont considérés, et leur sont attachés en conséquence des exposants de Hölder. Pour les processus gaussiens, ces exposants sont, presque surement et uniformément le long des trajectoires, déterministes et calculés en fonction de la loi des accroissements du processus. Ces résultats sont appliqués au mouvement brownien fractionnaire set-indexed, pour lequel la régularité est constante. Afin d’exhiber un processus pour lequel la régularité n’est pas constante, nous utilisons la structure d’espace de Wiener abstrait pour introduire un champ brownien fractionnaire indicé par (0, 1=2]_L2(T,m), relié à une famille de covariances kh, h 2 (0, 1=2]. Ce formalisme permet de décrire un grand nombre de processus gaussiens fractionnaires, suivant le choix de l’espacemétrique (T,m). Il est montré que la loi des accroissements d’un tel champ est majorée par une fonction des accroissements en chacun des deux paramètres. Les techniques développées pour mesurer la régularité locale s’appliquent alors pour prouver qu’il existe dans ce cadre des processus gaussiens indicés par des ensembles ou par L2 ayant une régularité prescrite. La dernière partie est consacrée à l’étude des singularités produites par le processus multiparamètre défini par kh sur L2([0, 1]_,dx). Ce processus est une extension naturelle du mouvement brownien fractionnaire et du drap brownien. Au point origine de RN+, ce mouvement brownien fractionnaire multiparamètre possède une régularité hölderienne différente de celle observée en tout autre point qui ne soit pas sur les axes. Une loi du logarithme itéré de Chung permet d’observer finement cette différence. / In this thesis, local regularity properties of some multiparameter, set-indexed and eventually L2-indexed random fields are investigated. The goal is to extend standard tools of the theory of stochastic processes, in particular local Hölder regularity, to indexing collection which are not totally ordered.The classic Kolmogorov continuity criterion gives a lower estimate of the Hölder regularityof a stochastic process indexed by a subset of R or RN . Using the lattice structure of the indexing collections in the theory of set-indexed processes of Ivanoff and Merzbach, Kolmogorov’scriterion is extended to this framework. Different increments for set-indexed processes are considered,and several Hölder exponents are defined accordingly. For Gaussian processes, these exponents are, almost surely and uniformly along the sample paths, deterministic and related to the law of the increments of the process. This is applied to the set-indexed fractional Brownian motion, for which the regularity is constant. In order to exhibit a process having a variable regularity,we resorted to structures of Abstract Wiener Spaces, and defined a fractional Brownian field indexed by a product space (0, 1=2]_L2(T,m), based on a family of positive definite kernels kh, h 2 (0, 1=2]. This field encompasses a large class of existing multiparameter fractional Brownian processes, which are exhibited by choosing appropriate metric spaces (T,m). It is proven that the law of the increments of such a field is bounded above by a function of the increments in both parameters of the field. Applying the techniques developed to measure the local Hölder regularity, it is proven that this field can lead to a set-indexed, or L2-indexed, Gaussian process with prescribed local regularity.The last part is devoted to the study of the singularities induced by the multiparameter process defined by the covariance kh on L2([0, 1]_,dx). This process is a natural extension of the fractional Brownian motion and of the Brownian sheet. At the origin 0 of RN+, this multiparameter fractional Brownian motion has a different regularity behaviour. A Chung (or lim inf ) law of the iterated logarithm permits to observe this.

Les effets non linéaires de l’acoustique et en particulier le streaming de Rayleigh sont étudiés depuis les années 1850 où Lord Rayleigh fit l’observation d’un écoulement quasi permanent se superposant à l’onde acoustique qui se propageait dans un résonateur. Ce phénomène n’est donc pas nouveau et il a par ailleurs été le sujet de nombreuses études. Il a néanmoins été adopté comme point de départ de cette thèse, à ceci près que nous avons choisi de l’appliquer ici au cas particulier de la thermoacoustique. Cette nouvelle discipline qui a commencé à se développer dans les années 1980 met en œuvre un processus (basé sur la conversion réciproque entre énergie acoustique et énergie thermique) utilisé dans les systèmes thermoacoustiques tels que les moteurs ou réfrigérateurs. C’est une nouvelle technologie propre et fiable qui a de nombreux avantages. Cependant lorsque ces machines fonctionnent à forts niveaux acoustiques des effets indésirables viennent perturber le fonctionnement et réduire le rendement. Au cours de cette thèse nous nous sommes efforcés à analyser et évaluer expérimentalement ces effets indésirables et non linéaires qui se caractérisent entre autres par l’apparition du streaming de Rayleigh. Un objectif pas si élémentaire car ces phénomènes du second ordre amènent généralement à des situations délicates où les interactions et couplages entre les différents effets rencontrés sont très présents. L’interaction d’un gradient de température au sein du résonateur, de la géométrie de ce dernier ou encore l’interaction d’un stack thermoacoustique sur le streaming de Rayleigh sont autant de points sur lesquels nous nous sommes concentrés. Pour mener à terme cette étude, un premier résonateur acoustique muni d’une cellule de mesure a été utilisé pour valider la méthode expérimentale retenue. La PIV (Velocimétrie par Image de Particules) a été retenue comme technique la plus appropriée à la mesure des non linéarités de l’écoulement et du streaming de Rayleigh. Un second résonateur a ensuite été réalisé puis mis en place au laboratoire afin d’effectuer des mesures de plus grande envergure. Les résultats confirment les conclusions tirées de précédentes études et montrent la présence de quatre cellules contrarotatives au sein du résonateur. Par ailleurs la totalité du résonateur a pu être cartographiée permettant ainsi de visualiser l’ensemble des écoulements secondaires présents. L’intrication du streaming avec la température se révèle complexe. L’introduction de nouveaux éléments dans le résonateur (tels que les échangeurs) vient en effet créer des phénomènes qui se superposent aux effets déjà présents. Afin de continuer le travail débuté au cours de cette thèse, de nouveaux essais sont prévus. Ils permettront d’analyser plus finement les diverses interactions entre phénomènes. / Nonlinear acoustic effects and Rayleigh streaming in particular are studied since the 1850s when Lord Rayleigh made the observation of a quasi-steady flow superimposed on the acoustic wave propagating in a resonator. This phenomenon may not be new and it has moreover been the subject of numerous studies. However, it was adopted as the starting point of this thesis, except that we have chosen to apply it to the particular case of thermoacoustics. This new discipline that has started raising interest in the 1980s features a process –based on reverse conversion between thermal and acoustic energy- used in systems such as thermoacoustic engines and refrigerators. This is a new, clean and reliable technology that has many advantages. However, when these machines operate at high acoustic levels unwanted and nonlinear effects appear reducing the machine performances. In this thesis we therefore have tried to analyze and experimentally evaluate these effects which among other things are characterized by the appearance of Rayleigh streaming. This goal is not so elementary as these second-order phenomena generally lead to tricky situations where interactions and couplings between the different effects encountered are very present. The interaction of a temperature gradient within the resonator, the geometry of the latter or the interaction of a thermoacoustic stack on Rayleigh streaming are many points on which we focused. To complete this study, an acoustic resonator with a measurement cell was first used to validate the experimental method chosen. PIV (Particle Image Velocimetry) has proven to be an appropriate technique for the measurement of acoustical nonlinearities and Rayleigh streaming. A second resonator was then achieved and implemented in the laboratory to make measurements on a larger scale. The results confirm the findings of previous studies and show the presence of two counter-rotating cells within the resonator. Moreover the entire resonator has been mapped allowing visualizing all secondary flows. The interaction of streaming with temperature is complex. The introduction of new elements in the resonator such as heat exchangers has indeed created additional phenomena that superimposed on already existing effects. To continue the work started in this thesis, further tests are planned. They will further analyze the interactions between theses various phenomena.

Les notions de proximité, de distance et de similarité sémantiques sont depuis longtemps jugées essentielles dans l'élaboration de nombreux processus cognitifs et revêtent donc un intérêt majeur pour les communautés intéressées au développement d'intelligences artificielles. Cette thèse s'intéresse aux différentes mesures sémantiques permettant de comparer des unités lexicales, des concepts ou des instances par l'analyse de corpus de textes ou de représentations de connaissance (e.g. ontologies). Encouragées par l'essor des technologies liées à l'Ingénierie des Connaissances et au Web sémantique, ces mesures suscitent de plus en plus d'intérêt à la fois dans le monde académique et industriel. Ce manuscrit débute par un vaste état de l'art qui met en regard des travaux publiés dans différentes communautés et souligne l'aspect interdisciplinaire et la diversité des recherches actuelles dans ce domaine. Cela nous a permis, sous l'apparente hétérogénéité des mesures existantes, de distinguer certaines propriétés communes et de présenter une classification générale des approches proposées. Par la suite, ces travaux se concentrent sur les mesures qui s'appuient sur une structuration de la connaissance sous forme de graphes sémantiques, e.g. graphes RDF(S). Nous montrons que ces mesures reposent sur un ensemble réduit de primitives abstraites, et que la plupart d'entre elles, bien que définies indépendamment dans la littérature, ne sont que des expressions particulières de mesures paramétriques génériques. Ce résultat nous a conduits à définir un cadre théorique unificateur pour les mesures sémantiques. Il permet notamment : (i) d'exprimer de nouvelles mesures, (ii) d'étudier les propriétés théoriques des mesures et (iii) d'orienter l'utilisateur dans le choix d'une mesure adaptée à sa problématique. Les premiers cas concrets d'utilisation de ce cadre démontrent son intérêt en soulignant notamment qu'il permet l'analyse théorique et empirique des mesures avec un degré de détail particulièrement fin, jamais atteint jusque-là. Plus généralement, ce cadre théorique permet de poser un regard neuf sur ce domaine et ouvre de nombreuses perspectives prometteuses pour l'analyse des mesures sémantiques. Le domaine des mesures sémantiques souffre d'un réel manque d'outils logiciels génériques et performants ce qui complique à la fois l'étude et l'utilisation de ces mesures. En réponse à ce manque, nous avons développé la Semantic Measures Library (SML), une librairie logicielle dédiée au calcul et à l'analyse des mesures sémantiques. Elle permet d'utiliser des centaines de mesures issues à la fois de la littérature et des fonctions paramétriques étudiées dans le cadre unificateur introduit. Celles-ci peuvent être analysées et comparées à l'aide des différentes fonctionnalités proposées par la librairie. La SML s'accompagne d'une large documentation, d'outils logiciels permettant son utilisation par des non informaticiens, d'une liste de diffusion, et de façon plus large, se propose de fédérer les différentes communautés du domaine afin de créer une synergie interdisciplinaire autour la notion de mesures sémantiques : http://www.semantic-measures-library.org Cette étude a également conduit à différentes contributions algorithmiques et théoriques, dont (i) la définition d'une méthode innovante pour la comparaison d'instances définies dans un graphe sémantique – nous montrons son intérêt pour la mise en place de système de recommandation à base de contenu, (ii) une nouvelle approche pour comparer des concepts représentés dans des taxonomies chevauchantes, (iii) des optimisations algorithmiques pour le calcul de certaines mesures sémantiques, et (iv) une technique d'apprentissage semi-supervisée permettant de cibler les mesures sémantiques adaptées à un contexte applicatif particulier en prenant en compte l'incertitude associée au jeu de test utilisé. Travaux validés par plusieurs publications et communications nationales et internationales. / The notions of semantic proximity, distance, and similarity have long been considered essential for the elaboration of numerous cognitive processes, and are therefore of major importance for the communities involved in the development of artificial intelligence. This thesis studies the diversity of semantic measures which can be used to compare lexical entities, concepts and instances by analysing corpora of texts and knowledge representations (e.g., ontologies). Strengthened by the development of Knowledge Engineering and Semantic Web technologies, these measures are arousing increasing interest in both academic and industrial fields.This manuscript begins with an extensive state-of-the-art which presents numerous contributions proposed by several communities, and underlines the diversity and interdisciplinary nature of this domain. Thanks to this work, despite the apparent heterogeneity of semantic measures, we were able to distinguish common properties and therefore propose a general classification of existing approaches. Our work goes on to look more specifically at measures which take advantage of knowledge representations expressed by means of semantic graphs, e.g. RDF(S) graphs. We show that these measures rely on a reduced set of abstract primitives and that, even if they have generally been defined independently in the literature, most of them are only specific expressions of generic parametrised measures. This result leads us to the definition of a unifying theoretical framework for semantic measures, which can be used to: (i) design new measures, (ii) study theoretical properties of measures, (iii) guide end-users in the selection of measures adapted to their usage context. The relevance of this framework is demonstrated in its first practical applications which show, for instance, how it can be used to perform theoretical and empirical analyses of measures with a previously unattained level of detail. Interestingly, this framework provides a new insight into semantic measures and opens interesting perspectives for their analysis.Having uncovered a flagrant lack of generic and efficient software solutions dedicated to (knowledge-based) semantic measures, a lack which clearly hampers both the use and analysis of semantic measures, we consequently developed the Semantic Measures Library (SML): a generic software library dedicated to the computation and analysis of semantic measures. The SML can be used to take advantage of hundreds of measures defined in the literature or those derived from the parametrised functions introduced by the proposed unifying framework. These measures can be analysed and compared using the functionalities provided by the library. The SML is accompanied by extensive documentation, community support and software solutions which enable non-developers to take full advantage of the library. In broader terms, this project proposes to federate the several communities involved in this domain in order to create an interdisciplinary synergy around the notion of semantic measures: http://www.semantic-measures-library.org This thesis also presents several algorithmic and theoretical contributions related to semantic measures: (i) an innovative method for the comparison of instances defined in a semantic graph – we underline in particular its benefits in the definition of content-based recommendation systems, (ii) a new approach to compare concepts defined in overlapping taxonomies, (iii) algorithmic optimisation for the computation of a specific type of semantic measure, and (iv) a semi-supervised learning-technique which can be used to identify semantic measures adapted to a specific usage context, while simultaneously taking into account the uncertainty associated to the benchmark in use. These contributions have been validated by several international and national publications.

L’émergence de véhicules aériens sans pilote, généralement appelés drones, petits et bon marché favorise leur utilisation dans le domaine des applications civiles. Ces drones sont équipés de différents capteurs et ont la capacité de communiquer via des liaisons sans fil et ont la particularité de se déplacer librement dans l’espace, révolutionnant la gestion des applications de surveillance. Un réseau ad hoc de drones, Flying Ad hoc Networks (FANET) en anglais, est composé d’une flotte de drones autonomes et est utilisé lors de missions dans des environnements hostiles pour la surveillance ou l’inspection de sites dangereux ou inconnus. Les FANETs peuvent être également utilisés pour suivre et filmer des événements spéciaux comme une course de vélos ou un match de football, dans ce cas les liaisons doivent garantir un minimum de qualité. Les FANETs nécessitent une attention particulière en ce qui concerne l’économie d’énergie des UAV dont les ressources en énergie sont limitées, mais aussi d’être immunisés contre des attaques malveillantes. Au cours de cette thèse, nous nous sommes concentrés sur le problème de suivi d’une cible mobile utilisant une flotte de drones pour la filmer. Étant donné que la cible se déplace, les drones doivent la suivre en continu, et une liaison vers la station terrestre doit être disponible. Dans ce contexte, nous proposons une solution qui permet la coordination d’un ensemble de drones afin de maintenir un chemin optimal entre la cible et la station terrestre. Notre solution se révèle efficace en matière de gain en temps et en énergie. Nous avons également proposé une solution basée sur des protocoles hiérarchiques pour économiser plus d’énergie dans le processus de communication avec la station terrestre. Nous avons également développé une autre solution qui permet d’économiser plus d’énergie en forçant les nœuds égoïstes à participer dans le réseau et d’assurer le relais de paquets lorsqu’ils sont sollicités. En effet, si un nœud égoïste refuse de router des paquets d’autres nœuds, cela induit une charge supplémentaire pour le reste des nœuds du réseau. Nous avons validé l’apport de l’ensemble de nos solutions par évaluation de performances à l’aide de simulations. / The emergence of small and inexpensive Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) promotes their use in several applications. UAVs are usually equipped with different sensors and have the ability to communicate via wireless connections. Their capability to fly freely in the space offers new opportunities to monitoring and tracking applications. A Flying Ad hoc Network (FANET) is composed of a fleet of autonomous UAVs and is used for monitoring applications in hostile environments, surveillance or site inspection. FANETs could also be used for filming special events such as bike races or soccer matches, so, the connections must guarantee a minimum of quality of service. In FANETs, saving energy of UAVs that have limited battery is very challenging and protecting the network from malicious attacks is even more difficult. In this thesis, we focus on tracking and filming a moving target using a fleet of UAVs. Since the target is moving, the UAVs have to follow it continuously, and a path to the ground station must be available. In this context, we propose an efficient solution that allows the coordination of the UAVs to maintain an optimal path between the target and the ground station. The proposed solution is time and energy efficient. We also propose a solution based on hierarchical protocols to save more energy in the communication process with the ground station. Another solution that allows energy saving is to force selfish nodes to participate in the network to route received packets towards their destination. Indeed, a selfish node is concerned only about its own welfare, refusing to route packets of other node, causing an extra charge for the rest of nodes in the network. We validate our solutions through simulation campaigns.

La théorie de la charge cognitive (CLT) permet de décrire l’investissement des ressources cognitives lors d’apprentissages scolaires. Cependant, elle présente deux limites, théorique et méthodologique. D’un point de vue théorique, la CLT utilise des modèles de la mémoire de travail (MdT), pour décrire les ressources cognitives utilisées lors des apprentissages, qui ne prennent pas en compte les variations de l’utilisation des ressources cognitives au cours du temps. L’autre limite est méthodologique : non seulement elle ne propose pas de mesure de la charge cognitive qui soit fiable ou dynamique.Pour répondre à ces limites, nous proposons d’utiliser des mesures physiologiques et un nouveau modèle de la MdT, le modèle TBRS (Time Based Resource Sharing). Les mesures physiologiques permettent d’analyser les variations temporelles de la charge cognitive. Le modèle TBRS prend en compte l’allocation dynamique du focus attentionnel. L’objectif de ce travail de thèse est d’étudier l’apport des mesures physiologiques et du modèle TBRS à la CLT.Pour répondre à la question méthodologique, une première expérimentation a utilisé une épreuve du concours de l’École Nationale d’Aviation Civile, en enregistrant des mesures physiologiques. Ensuite, quatre expérimentations ont tenté de répondre à la question théorique, portant sur l’utilisation du modèle TBRS dans le cadre de la CLT. Elles ont commencé par deux réplications d’une étude princeps du modèle TBRS, utilisant des items pouvant être regroupés en chunks. Les deux expérimentations suivantes ont étendu ces résultats. Enfin, une sixième expérimentation a utilisé des mesures physiologiques pour étudier les variations de charge cognitive des participants lors d’un protocole similaire à celui des quatre expérimentations précédentes.Les résultats de ces six expérimentations montrent que le modèle TBRS et les mesures physiologiques sont non seulement compatibles avec la CLT mais qu’elles l’enrichissent. / Learning allows you to gain the necessary knowledge to adapt to the world. Cognitive load theory takes into consideration cognitive resources invested during school learning. However, two main limitations can be identified: a theoretical one and a methodological one. From a theoretical perspective, CLT invoke working memory (WM) to describe the cognitive resources used during learning and these models do not take time into account. The other limit is related to methodology: CLT doesn’t offer measures of cognitive load either reliable or dynamic.Taking into consideration these limitations, we suggest the use of physiological measurement and a new WM model: the TBRS (Time Based Resource Sharing). Physiological measurement is a mean to analyze the temporal variations implied by the cognitive load while TBRS model takes the temporal variation of the attentional focus allocation into account. However, the TBRS has not yet been used with meaningful items, which could be gathered into chunks. Thus, the aim of the present work is to study the benefits of using physiological measurement and the TBRS model with CLT.To address the question of cognitive load measurement, a first experiment used a task included in the ENAC’s (École Nationale d’Aviation Civile) recruitment selection process. During the experiment, cerebral activity (EEG) and eye movements (Eye-tracking) were recorded. Another series of four experiments stressed the question of the use of the TBRS model in CLT. They began by replicating a previous study using the TBRS model (exp. 2 & 3), replacing items to be held in memory by items which could be chunked. The other two experiments extended these results. Finally a sixth experiment used physiological measures to assess cognitive load variations while participants performed a protocol similar to the previous experiments.Results from these six experiments show that TBRS model and physiological measurement are consistent with CLT and also complete its findings.