Dans cette recherche, un modèle de propagation d'ondes de choc sur grandes distances sur un environnement urbain est construit et validé. L'approche consiste à utiliser l'Equation Parabolique Nonlinéaire (NPE) comme base. Ce modèle est ensuite étendu afin de prendre en compte d'autres effets relatifs à la propagation du son en milieu extérieur (surfaces non planes, couches poreuses, etc.). La NPE est résolue en utilisant la méthode des différences finies et donne des résultats en accord avec d'autres méthodes numériques. Ce modèle déterministe est ensuite utilisé comme base pour la construction d'un modèle stochastique de propagation sur environnements urbains. La Théorie de l'Information et le Principe du Maximum d'Entropie permettent la construction d'un modèle probabiliste d'incertitudes intégrant la variabilité du système dans la NPE. Des résultats de référence sont obtenus grâce à une méthode exacte et permettent ainsi de valider les développements théoriques et l'approche utilisée.

Résumé non disponible

Depuis vingt ans, la capacité d'intégration des technologies MOS double tous les dix-huit mois. Une approche prometteuse pour exploiter cette progression a été introduite récemment par l'invention des “circuits analogiques cellulaires”, qui sont composés de l'assemblage régulier de milliers de cellules analogiques identiques. L'objectif de cette thèse est de contribuer à la conception de ces circuits, en étudiant ceux pour lesquels sont possibles une modélisation statistique à l'aide de Réseaux de Neurones Formels (RNF) et des applications à la reconnaissance des formes. Elle porte plus particulièrement sur la machine de Boltzmann, qui est un modèle de RNF booléen et stochastique, à temps discret. Au chapitre I, je présente les Réseaux de Reurones Formels et les algorithmes de la Machine de Boltzmann Synchrone, qui est un modèle adapté au parallélisme matériel. Au chapitre II, je présente l'état de l'art des réalisations de Machine de Boltzmann et des techniques analogiques utilisées pour les RNF. Au chapitre III, je présente une architecture originale de circuits dédiés aux réseaux multi-couches exécutant la Machine de Boltzmann. Au chapitre IV, je présente la conception et la simulation des cellules et des circuits nécessaires : convertisseurs tension-courant et courant-tension, comparateur, fonction sigmoïde... Ce modèle étant stochastique, je présente aussi deux réalisations originales de générateurs aléatoires : le premier est optoélectronique et tire partie des propriétés du speckle optique, le second est électronique et à base d'automates cellulaires. Le chapitre V est consacré à la description des mesures effectués sur des circuits prototypes de chacune des cellules. En conclusion, je présente les évolutions de ces travaux vers des circuits analogiques à temps continu et à états de neurones continus.

Les maladies animales vectorielles sont devenues depuis 2000 une préoccupation majeure pour la France et certains pays de l'Union Européenne du fait de l'apparition, la persistance et l'expansion de virus pathogènes en provenance de régions du Sud. La fièvre catarrhale du mouton (FCM) est un bon exemple de la progression en zone tempérée d'arboviroses tropicales sous l'effet, semble-t-il, de l'extension de son vecteur principal sur le littoral méditerranéen européen (Corse, îles Baléares, Catalogne, Italie, Sardaigne, Sicile, Var).<br />L'objectif de cette thèse est à la fois d'étudier les outils méthodologiques et diagnostiques disponibles pour évaluer les risques liés à la FCM et d'en développer d'autres afin d'améliorer la surveillance de cette maladie en France.<br />Une première étude a constitué en l'évaluation des performances épidémiologiques du test sérologique (ELISA de compétition) utilisé pour le diagnostic et la surveillance de la FCM en Corse et sur le continent français. Une analyse du plan de surveillance de la circulation virale dans le contexte particulier corse a également été conduite. Elle a permis notamment d'identifier les points critiques de ce dispositif. <br />Suite à la détection de la présence de Culicoides imicola, vecteur biologique impliqué dans la circulation du virus de la FCM (BTV) sur le pourtour méditerranéen, dans la vallée de l'Argens (département du Var), le besoin de développer de nouveaux outils pour surveiller et évaluer le risque de transmission de ce virus dans des zones d'implantation récente est devenu nécessaire. Une étude entomologique a ainsi été mise en place dans la vallée de l'Argens afin i) de confirmer l'installation de C. imicola dans cette zone, ii) de suivre la dynamique de cette population sur une saison d'activité, iii) de collecter des données entomologiques pour estimer le potentiel de transmission de cette population de vecteurs. Un modèle stochastique de capacité vectorielle regroupant des données spécifiques des populations locales de C. imicola et des données publiées dans la littérature est ainsi proposé. Une étude de la compétence de C. imicola vis-à-vis du sérotype 9 de la FCM a, de plus, été initiée.<br />La discussion générale s'attarde sur les points qui semblent importants pour améliorer le dispositif de surveillance et avancer vers la mise en place d'un système d'alerte précoce. Elle ouvre également de nouvelles perspectives pour prolonger l'approche intégrative proposée en incluant notamment des travaux de géomatique initiés sur C. imicola. Elle pose, de plus, la question d'un passage à une échelle d'étude plus large. Les questions de recherche que pose l'épizootie récente de FCM dans le Nord de l'Europe sont finalement examinées.

Dérivants ou submergés, les débris grossiers dérivés de plantes terrestres fournissent de l'énergie et des nutriments pour les écosystèmes marins. En considérant cette matière organique allochtone, l'objectif de ma thèse est de décrire le processus d'assemblage d'une communauté autour d'une ressource trophique et de considérer en retour l'effet de la diversité et de la composition observée au sein de cette communauté sur la dynamique d'exploitation de la ressource. Pour ce faire, j'ai combiné des expériences in situ et la modélisation avec l'intention de parvenir à une description cohérente et quantitative du lien écogéochimique entre la biodiversité et le fonctionnement des écosystèmes. En utilisant de la litière de feuilles et du bois mort, cette approche a permis: (i) de montrer l'importance des interactions biotiques dès le début du processus d'assemblage de la communauté, (ii) de faire le lien explicite entre la consommation des ressources et la dynamique de populations des consommateurs, et (iii) de tester comment la transformation des ressources est affectée par la diversité observée au sein des communautés. / Either adrift or submerged, coarse debris derived from terrestrial plants provide energy and nutrients for marine ecosystems. By considering this allochtonous organic material, the goals of my PhD were to describe the assembly process of macrobenthic communities around food sources and to consider the feedback effect of the observed communities on the geochemical fate of the resource. To do so, I combined in situ experiments and modelling with the intention to build a consistent, quantitative description of the ecogeochemical link between biodiversity and ecosystem functioning. Using leaf litter and dead wood, this approach allowed: (i) to show the importance of biotic interactions from the beginning of the community assembly process, (ii) to make the explicit connection between the resource consumption and the population dynamics of the consumers, and (iii) and to test how resource processing is affected by the specific diversity of the communities.

Dans le domaine du génie électrique, plusieurs travaux de recherche portent sur l'étude de l'impact des procédés de fabrication sur les propriétés magnétiques des matériaux ferromagnétiques. Cet impact se traduit par une détérioration de la perméabilité magnétique, et une augmentation des pertes, principalement des pertes par hystérésis. Il faut noter toutefois que ces études sont, pour la plupart, purement quantitatives et les travaux traitant de la modélisation des ces influences sur la loi de comportement et les pertes sont assez rares. En outre, la non répétabilité des procédés de fabrication induit souvent une variabilité sur les caractéristiques des matériaux magnétiques. Ce phénomène peut être attribué, entre autre, à un phénomène d'usure ou de vieillissement des différents outils utilisés sur la chaîne de fabrication. Le travail présenté propose une approche de type probabiliste, pour l'étude de l'impact des procédés de fabrication sur deux groupes d'échantillons de stators de machines électriques. Les deux groupes, fabriqués à partir de tôles de même grade (M800-50A), sont de mêmes dimensions et diffèrent par leur procédé de fabrication : le premier est issu d'un enroulement d'une bande de tôle poinçonnée et l'autre d'un empilement de tôles découpées au laser. La mise en œuvre des outils de la statistique a permis d'observer que les échantillons fabriqués à partir d'empilement de tôles sont plus performants magnétiquement. En outre, la variabilité des propriétés magnétiques des échantillons fabriqués à partir de tôles enroulées a été mise en évidence. Un modèle probabiliste de la loi de comportement, des pertes et de l'hystérésis magnétique, prenant en compte cette variabilité, a alors été développé. Ces modèles ont ensuite été validés à partir des données expérimentales et des tests statistiques.

L’amélioration continue de la performance énergétique des bâtiments a été accompagnée par un développement d’outils numériques de plus en plus performants et précis. Alors que la prise en compte des phénomènes liés aux bâtiments, aux systèmes et à la météorologie est bien maîtrisée, le comportement des occupants est modélisé de manière très simplifiée par des scénarii répétitifs et des lois déterministes. L’impact des occupants sur les consommations énergétiques dans les bâtiments performants est pourtant majeur, comme en témoigne les écarts récurrents entre les résultats prédits et mesurés. Le travail de thèse propose, par l’intermédiaire d’une plateforme multi-agents et de modèles stochastiques, une mise à jour de la prise en compte de la présence des occupants et de leurs comportements sur la gestion des ouvrants, des dispositifs d’occultation, de l’éclairage et de la température de consigne de chauffage. Le champ d’application de la plateforme concerne les bâtiments de bureaux et de logements, pour des opérations neuves et de rénovation. Les modèles de comportement des occupants sont idéalement issus de campagnes de mesures in situ, d’études de laboratoire ou d’enquêtes sociologiques. La plateforme proposée est alors co-simulée avec le logiciel EnergyPlus, afin d’étudier l’influence des modèles sur les performances énergétiques. Dans la perspective de garantie de performance énergétique, ce travail contribue à la mise à jour et à la fiabilisation des outils de prédiction. / Continuous improvement of the building energy performance is associated with the development of increasingly efficient and accurate numerical tools. While the consideration of phenomena related to buildings, systems and weather is well mastered, occupants’ behaviours are modelled in a very simplified way by repetitive scenarios and deterministic laws. The impact of occupants on energy consumption in high-performance buildings is dominant, as evidenced by the recurring gaps between predicted and measured results. The thesis demonstrates, via a multi-agent platform and stochastic models, an update on the ability to model occupants’ presence, their behaviours on windows, occultation devices, artificial lighting and heating setpoint temperatures. The application of the platform applies to office and residential buildings, for new builds and refurbishments. Occupants’ behaviour models are ideally obtained from in situ surveys, laboratory studies or sociological works. The suggested platform is then co-simulated with the EnergyPlus software, to study the influence of the models on a buildings energy performance. In the perspective of energy performance guarantees, this work contributes to the updating and reliability of prediction tools.

Dans cette thèse, on étudie un système de particules en interaction qui généralise un processus de contact, évoluant en environnement aléatoire. Le processus de contact peut être interprété comme un modèle de propagation d'une population ou d'une infection. La motivation de ce modèle provient de la biologie évolutive et de l'écologie comportementale via la technique du mâle stérile, il s'agit de contrôler une population d'insectes en y introduisant des individus stérilisés de la même espèce: la progéniture d'une femelle et d'un individu stérile n'atteignant pas de maturité sexuelle, la population se voit réduite jusqu'à potentiellement s'éteindre. Pour comprendre ce phénomène, on construit un modèle stochastique spatial sur un réseau dans lequel la population suit un processus de contact dont le taux de croissance est ralenti en présence d'individus stériles, qui forment un environnement aléatoire dynamique. Une première partie de ce document explore la construction et les propriétés du processus sur le réseau Z^d. On obtient des conditions de monotonie afin d'étudier la survie ou la mort du processus. On exhibe l'existence et l'unicité d'une transition de phase en fonction du taux d'introduction des individus stériles. D'autre part, lorsque d=1 et cette fois en fixant l'environnement aléatoire initialement, on exhibe de nouvelles conditions de survie et de mort du processus qui permettent d'expliciter des bornes numériques pour la transition de phase. Une seconde partie concerne le comportement macroscopique du processus en étudiant sa limite hydrodynamique lorsque l'évolution microscopique est plus complexe. On ajoute aux naissances et aux morts des déplacements de particules. Dans un premier temps sur le tore de dimension d, on obtient à la limite un système d'équations de réaction-diffusion. Dans un second temps, on étudie le système en volume infini sur Z^d, et en volume fini, dans un cylindre dont le bord est en contact avec des réservoirs stochastiques de densités différentes. Ceci modélise des phénomènes migratoires avec l'extérieur du domaine que l'on superpose à l'évolution. À la limite on obtient un système d'équations de réaction-diffusion, auquel s'ajoutent des conditions de Dirichlet aux bords en présence de réservoirs. / In this thesis, we study an interacting particle system that generalizes a contact process, evolving in a random environment. The contact process can be interpreted as a spread of a population or an infection. The motivation of this model arises from behavioural ecology and evolutionary biology via the sterile insect technique ; its aim is to control a population by releasing sterile individuals of the same species: the progeny of a female and a sterile male does not reach sexual maturity, so that the population is reduced or potentially dies out. To understand this phenomenon, we construct a stochastic spatial model on a lattice in which the evolution of the population is governed by a contact process whose growth rate is slowed down in presence of sterile individuals, shaping a dynamic random environment. A first part of this document investigates the construction and the properties of the process on the lattice Z^d. One obtains monotonicity conditions in order to study the survival or the extinction of the process. We exhibit the existence and uniqueness of a phase transition with respect to the release rate. On the other hand, when d=1 and now fixing initially the random environment, we get further survival and extinction conditions which yield explicit numerical bounds on the phase transition. A second part concerns the macroscopic behaviour of the process by studying its hydrodynamic limit when the microscopic evolution is more intricate. We add movements of particles to births and deaths. First on the d-dimensional torus, we derive a system of reaction-diffusion equations as a limit. Then, we study the system in infinite volume in Z^d, and in a bounded cylinder whose boundaries are in contact with stochastic reservoirs at different densities. As a limit, we obtain a non-linear system, with additionally Dirichlet boundary conditions in bounded domain.

L'analyse de fiabilité fait partie intégrante de la conception et du fonctionnement du système, en particulier pour les systèmes exécutant des applications critiques. Des travaux récents ont montré l'intérêt d'utiliser les réseaux bayésiens dans le domaine de la fiabilité, pour modélisation la dégradation d'un système. Les modèles graphiques de durée sont un cas particulier des réseaux bayésiens, qui permettent de s'affranchir de la propriété markovienne des réseaux bayésiens dynamiques. Ils s'adaptent aux systèmes dont le temps de séjour dans chaque état n'est pas nécessairement distribué exponentiellement, comme c'est le cas dans la plupart des applications industrielles. Des travaux antérieurs ont toutefois montré des limitations à ces modèles en terme de capacité de stockage et de temps de calcul, en raison du caractère discret de la variable temps de séjour. Une solution pourrait consister à considérer une variable de durée continue. Selon les avis d'experts, les variables de temps de séjour suivent une distribution de Weibull dans de nombreux systèmes. L'objectif de la thèse est d'intégrer des variables de temps de séjour suivant une distribution de Weibull dans un modèle de durée graphique en proposant une nouvelle approche. Après une présentation des réseaux bayésiens, et plus particulièrement des modèles graphiques de durée et leur limitation, ce rapport s'attache à présenter le nouveau modèle permettant la modélisation du processus de dégradation. Ce nouveau modèle est appelé modèle graphique de durée hybride Weibull. Un algorithme original permettant l'inférence dans un tel réseau a été mis en place. L'étape suivante a été la validation de l'approche. Ne disposant pas de données, il a été nécessaire de simuler des séquences d'états du système. Différentes bases de données ainsi construites ont permis d'apprendre d'un part un modèle graphique de durée, et d'autre part un modèle graphique de durée hybride-Weibull, afin de les comparer, que ce soit en terme de qualité d’apprentissage, de qualité d’inférence, de temps de calcul, et de capacité de stockage / Reliability analysis is an integral part of system design and operation, especially for systems running critical applications. Recent works have shown the interest of using Bayesian Networks in the field of reliability, for modeling the degradation of a system. The Graphical Duration Models are a specific case of Bayesian Networks, which make it possible to overcome the Markovian property of dynamic Bayesian Networks. They adapt to systems whose sojourn-time in each state is not necessarily exponentially distributed, which is the case for most industrial applications. Previous works, however, have shown limitations in these models in terms of storage capacity and computing time, due to the discrete nature of the sojourn time variable. A solution might be to allow the sojourn time variable to be continuous. According to expert opinion, sojourn time variables follow a Weibull distribution in many systems. The goal of this thesis is to integrate sojour time variables following a Weibull distribution in a Graphical Duration Model by proposing a new approach. After a presentation of the Bayesian networks, and more particularly graphical duration models, and their limitations, this report focus on presenting the new model allowing the modeling of the degradation process. This new model is called Weibull Hybrid Graphical Duration Model. An original algorithm allowing inference in such a network has been deployed. Various so built databases allowed to learn on one hand a Graphical Duration Model, and on an other hand a Graphical Duration Model Hybrid - Weibull, in order to compare them, in term of learning quality, of inference quality, of compute time, and of storage space

Les systèmes complexes à longue durée de service sont des systèmes de grande taille qui ont généralement un comportement stochastique. Dans cette thèse, nous étudions, particulièrement, un type de ces systèmes : le système de vélos en libre-service. Le principe de fonctionnement de ce service de transports est de disposer des vélos dans diverses stations de la ville. Les usagers viennent prendre des vélos pour effectuer un trajet et puis les déposent dans des stations quelconques.Comme la durée d’exploitation de ces systèmes est longue, de nouveaux besoins (par exemple l’attractivité de station) et une dégradation de performance peuvent survenir. Un outil d’aide à la décision est ainsi nécessaire pour analyser et améliorer la performance par des opérations de pilotage (p.ex. changement de la taille de flotte) ou de re-conception (p.ex. changement de la capacité d’une station). L’approche suivie, pour cette finalité, est la modélisation stochastique en utilisant un réseau de files d’attente possédant des files à capacités limitées et un mécanisme de blocage. La méthode de résolution du modèle proposé est définie dans les travaux de Kouvatsos (1994). Notre cas d’étude est un sous-réseau de 20 stations du système Vélib’ de Paris. L’analyse de la performance suite aux changements exogènes et aux opérations d’amélioration (pilotage et re-conception), nous a permis de déduire un ensemble de préconisations qui peuvent améliorer les performances du système. Comme la méthode de résolution de ce modèle possède une complexité importante, nous proposons une méthode d’agrégation des stations pour réduire la taille du problème en ayant des erreurs maîtrisables. Cette méthode est implémentée et évaluée pour un système particulier où tous les paramètres sont homogènes. Enfin, l’étude de cette méthode pour un système non-homogène et d’autres perspectives sont proposées pour étendre ces travaux de recherche. / Complex systems having a long period of service are large scale systems that typically have stochastic behavior. In this thesis, we study, in particular, one type of these systems: the Bike Sharing System. The operating principle of this transport service consists of a fleet of bikes disposed in various stations. The users come to take bicycles to use them for their trip and then bring them back in any stations.As these systems are supposed to operate for long periods, new requirements can overcome (eg. station attractiveness) and performance degradation may occur. A decision support tool is thus required to analyze and improve the performance by control operations (eg. fleet size change) or re-design (eg. changing the capacity of a station).The stochastic modeling approach is used through a network of queues with limited capacity queues and a blocking mechanism. The resolution method of the proposed model is defined in the research work of Kouvatsos (1994).The case study is a sub-network of 20 Vélib's stations in Paris. The performance analysis according to exogenous changes and improvement operations (control and re-design) allowed us to deduce recommendations that can improve the performance of the system.As the method of solving this model has a great complexity, we propose a method of aggregation of the stations to reduce the size of the problem by having controllable errors. This method is implemented and evaluated for a particular system where all the parameters are homogeneous. Finally, the study of this method for a non-homogeneous system and other perspectives are proposed to extend this research work.