Cette thèse examine une nouvelle façon d'étudier l'impact d'une voie de signalisation donnée sur l'évolution d'un tissu grâce à l'analyse multi-niveaux. Cette analyse est divisée en deux parties principales: La première partie considère les modèles décrivant la voie au niveau cellulaire. A l'aide de ces modèles, on peut calculer de manière résoluble la dynamique d'un groupe de cellules, en le représentant par une distribution multivariée sur des concentrations de molécules clés. La deuxième partie propose un modèle 3d de croissance tissulaire qui considère la population de cellules comme un ensemble de sous-populations, partitionnée de façon à ce que chaque sous-population partage les mêmes conditions externes. Pour chaque sous-population, le modèle résoluble présenté dans la première partie peut être utilisé. Cette thèse se concentre principalement sur la première partie, tandis qu'un chapitre couvre un projet de modèle pour la deuxième partie. / This thesis examines a new way to study the impact of a given pathway on the dynamics of a tissue through Multi-Level Analysis. The analysis is split in two main parts: The first part considers models describing the pathway at the cellular level. Using these models, one can compute in a tractable manner the dynamics of a group of cells, representing it by a multivariate distribution over concentrations of key molecules. % of the distribution of the states of this pathway through groups of cells. The second part proposes a 3d model of tissular growth that considers the population of cell as a set of subpopulations, partitionned such as each subpopulation shares the same external conditions. For each subpopulation, the tractable model presented in the first part can be used. This thesis focuses mainly on the first part, whereas a chapter covers a draft of a model for the second part.

Les ensembles aubagés interviennent dans diverses applications industrielles telles que les fans de moteurs d'avion, les moulins à vent, les pompes. en configuration nominale (parfaite), un ensemble aubagé est caractérisé par sa symétrie cyclique. où tous les secteurs sont identiques. Cependant, en pratique, il subsiste des différences entre les secteurs, du fait des tolérances de fabrication, de l'inhomogénéité matérielle ou bien de l'usure de fonctionnement. Ces petites irrégularités, connues sous le nom de désaccordage, perturbent la symétrie cyclique. Les modes de vibration ne sont plus des harmoniques parfaites et la dynamique d'une structure désaccordée peut être profondément différente de celle d'une structure nominale. L'étude ne se résume plus à un seul secteur et des modèles réduits particuliers doivent être construits. C'est ce que présente ce travail.

Les centres d’appels connaissent un grand succès depuis leur introduction dans les entreprises de service. Ils sont le principal point de contact avec les clients, et une composante essentielle de la majorité des entreprises. L’émergence des centres d’appels à grande échelle a suscité de nombreuses problématiques de management. Dans cette thèse, nous considérons des problématiques de management orientées sur les centres multi‐canaux et multi‐compétences. L’objectif de notre travail est de trouver des résultats qualitatifs et quantitatifs utiles pour le management. Dans la première partie, nous considérons les architectures de centres multi‐compétences à flexibilité limitée. Le contexte est celui de centres d’appels avec des paramètres asymétriques : charge de travail non équilibrée, différents temps de services, prédominance d’une catégorie de clients, taux d’abandons variables et couts élevés de la multi‐compétence. Les architectures les plus connues avec flexibilité limitée comme chaining ne résistent pas à de telles asymétries. Nous proposons une nouvelle architecture, appelée Single Pooling avec seulement deux compétences par agent et nous démontrons son efficience dans diverses situations d’asymétrie. Dans la seconde partie, nous nous intéressons aux problèmes de routage dans les centres d’appels multi‐canaux. Dans le premier projet, nous considérons un centre avec des appels arrivant au fil du temps et des emails présents en nombre illimité. Le service des appels se fait en trois étapes dont la seconde est une pause pour l’agent. Nous cherchons à optimiser le routage des emails. L’objectif est de maximiser le débit d’emails traités sous contrainte de temps d’attente pour les appels. De nombreuses recommandations sont proposées au manager. En particulier, nous démontrons que pour obtenir un routage optimal il est nécessaire de fixer à une valeur extrême au moins l’un des deux paramètres définissant le routage des emails. Dans le second projet, nous étudions une politique de seuil de réservation d’agents pour les appels en réception. Nous considérons un cas général de modèle non stationnaire ou le processus d’arrivée des appels est Poisson non homogène. Le problème d’optimisation est la maximisation du débit de taches en émission sous contrainte de qualité de service sur les appels en réception. Nous proposons une méthode efficiente et facile à implémenter de changement adaptatif de seuil. Cette politique est évaluée en comparaison avec les performances optimales trouvées dans le cas particulier de taux d’arrivée constant, et en comparaison avec d’autres méthodes intuitives de changement adaptatif de seuil dans le cas général non stationnaire. Dans le troisième projet, nous considérons un modèle de centre avec option de rappels. Cette option permet de transformer un appel en réception en un appel en attente d’émission. Le problème d’optimisation est la minimisation du temps d’attente des appels en émission sous contrainte de qualité de service pour les appels en réception. Nous proposons une politique de routage à deux seuils, un sur la réservation d’agents pour les appels en réception et un sur le nombre d’appels en attente d’émission. Nous déterminons une courbe optimale entre ces deux seuils / Call centers have been introduced with great success by many service‐oriented companies. They become the main point of contact with the customer, and an integral part of the majority of corporations. The large‐scale emergence of call centers has created a fertile source of management issues. In this PhD thesis, we focus on various operations management issues of multi‐skill and multichannel call centers. The objective of our work is to derive, both qualitative and quantitative, results for practical management. In the first part, we focus on architectures with limited flexibility for multi‐skill call centers. The context is that of call centers with asymmetric parameters: unbalanced workload, different service requirements, a predominant customer type, unbalanced abandonments and high costs of crosstraining. The most knowing architectures with limited flexibility such as chaining fail against such asymmetry. We propose a new architecture referred to as single pooling with only two skills per agent and we demonstrate its efficiency under various situations of asymmetry. In the second part, we focus on routing problems in multi‐channel call centers. In the first study, we consider a blended call center with calls arriving over time and an infinitely backlogged queue of emails. The call service is characterized by three successive stages where the second one is a break. We focus on the optimization of the email routing to agents. The objective is to maximize the throughput of emails subject to a constraint on the call waiting time. Various guidelines to call center managers are provided. In particular, we prove for the optimal routing that all the time at least one of the two email routing parameters has an extreme value. In the second study, we examine a threshold policy on the reservation of agents for the inbound calls. We study a general non‐stationary model where the call arrival follows a non‐homogeneous Poisson process. The optimization problem consists on maximizing the throughput of outbound tasks under a constraint on the waiting time of inbound calls. We propose an efficient adaptive threshold policy easy to implement. This scheduling policy is evaluated through a comparison with the optimal performance measures found in the case of a constant stationary arrival rate, and also a comparison with other intuitive adaptive threshold policies in the general non‐stationary case. In the third study, we consider a call center model with a call back option, which allows to transform an inbound call into an outbound one. The optimization problem consists on minimizing the expected waiting time of the outbound calls while respecting a service level constraint on the inbound ones. We propose a routing policy with two thresholds, one on the reservation of the agents for inbound calls, and another on the number of waiting outbound calls. A curve relating the two thresholds is determined.

La prise de décision est un problème omniprésent qui survient dés qu'on fait face à plusieurs choix possibles. Ce problème est d'autant plus complexe lorsque les décisions, ou les actions, doivent être prise d'une manière séquentielle. En effet, l'exécution d'une action à un moment donné entraîne un changement à l'environnement, ou au système qu'on veut contrôler, et un tel changement ne peut pas être prévu avec certitude. Le but d'un processus de prise de décision consiste alors à choisir des actions en vue de se comporter d'une manière optimale dans un environnement incertain. Afin d'y parvenir, l'environnement est souvent modélisé comme un système dynamique à plusieurs états, et les actions sont choisies d'une telle manière à ramener le système vers un état désirable. Dans le cadre de cette thèse, nous avons proposé un ensemble de modèles stochastiques et d'algorithmes, afin d'améliorer la qualité du processus de prise de décision sous l'incertain. Les modèles développés sont une alternative aux Processus Décisionnels de Markov (MDPs), un cadre formel largement utilisé pour ce genre de problèmes. En particulier, nous avons montré que l'état d'un système dynamique peut être représenté d'une manière plus concise lorsqu'il est décrit en termes de prédictions de certains événements dans le futur. Nous avons aussi montré que le processus cognitif même du choix d'actions, appelé politique, peut être vu comme un système dynamique. Partant de cette observation, nous avons proposé une panoplie d'algorithmes, tous basés sur des représentations prédictives de politiques, pour résoudre différents problèmes de prise de décision, tels que la panification décentralisée, l'apprentissage par renforcement, ou bien encore l'apprentissage par imitation. Nous avons montré analytiquement et empiriquement que les approches proposées mènent à des réductions de la complexité de calcul et à une amélioration de la qualité des solutions par rapport aux approches d'apprentissage et de planification standards.

Le pilotage de flux dans les chaînes logistiques représente un enjeu majeur pour les entreprises qui leur permet d'améliorer la qualité du service vis-à-vis des clients tout en réduisant les coûts. Plusieurs travaux s'intéressent à cette problématique en proposant des outils pour un meilleur pilotage. Cette thèse s'inscrit dans le cadre de ces travaux et a pour objectif de proposer de nouvelles politiques de pilotage de flux.<br />Dans la première partie de ce travail, nous avons effectué une synthèse des politiques existantes en mettant en évidence leurs similarités et leurs différences. Ceci nous a permis de proposer une classification de ces politiques en se basant sur le type de l'information disponible sur la demande, ce qui représente un outil d'aide au choix de la meilleure politique de pilotage dans un contexte industriel donné.<br />Dans la deuxième partie de ce travail, nous avons effectué une extension des politiques de gestion de stock classiques, basées sur une approche de renouvellement de la consommation, à des politiques basées sur une approche de pilotage par les besoins futurs, ces besoins étant exprimés sous forme de prévisions. Ceci nous a permis de développer des nouvelles politiques dynamiques de gestion de stock sur prévisions basées sur la notion d'incertitude prévisionnelle. Nous avons également effectué une étude numérique comparative de ces politiques qui met en valeur les bénéfices de l'utilisation des prévisions de la demande dans le pilotage de flux. Par ailleurs, nous avons analysé les équivalences qui existent entre les différentes politiques de pilotage de flux, traitées dans le cadre de cette thèse, ce qui nous a permis de donner une vision globale plus cohérente de ces politiques et de mettre en exergue les relations qui existent entre elles.

Pour concevoir les futurs réacteurs à fusion nucléaire, une bonne compréhension des mécanismes régissant l'intéraction plasma-paroi est requise. En particulier, il est nécessaire d'estimer quantitativement les flux de chaleurs impactant les matériaux et la contamination du coeur par les impuretés provenant du mur. Dans ce contexte, le code fluide SolEdge2D a été développé pour simuler le transport dans le plasma de bord. L'interaction plasma-paroi est prise en compte grâce à une méthode de pénalisation innovante et originale. Cette méthode permet en particulier de modéliser la géométrie complexe des éléments face au plasma avec une grande flexibilité. En parallèle, une étude plus théorique sur les propriétés du transport dans les milieux faiblement collisionels a été conduite avec les physiciens du groupe CSDC de l'université de Florence. Une généralisation de la loi de Fourier prenant en compte les corrélation spatio-temporelle à longue distance à été obtenue par l'analyse de modèles stochastiques 1D. Cette loi retrouve en particulier la transition entre un régime diffusif à forte collisionalté et un régime balistique à faible collisionalité. / In the scope of designing future nuclear fusion reactors, a clear understanding of the plasma-wall interaction is mandatory. Indeed, a predictive estimation of heat flux impacting the surface and the subsequent emission of impurities from the wall is necessary to ensure material integrity and energy confinement performances. In that perspective, the fluid code SolEdge2D has been developed to simulate plasma transport in the tokamak edge plasma. The plasma-wall interaction is modeled using an innovative penalization technique. This method enables in particular to take complex plasma facing components geometry into account. In parallel to this numerical effort, a theoretical work has been achieved to find appropriate corrections to fluid closures when collisionality drops. The study of stochastic 1D models has been realized in collaboration with physicists from the CSDC group in Florence. A generalized Fourier law taking long range spatio-temporal correlations has been found to properly account for ballistic transport in the low collisional regime. This formulation is expected to be used to model parallel heat flux or turbulent cross-field transport in tokamak plasmas.

L'évolution technique des "objets communicants" tels que les ordinateurs portables, les assistants personnels, etc..., confirme l'intérêt porté aux technologies "sans fil". Le développement rapide des protocoles de communication sans fil (Bluetooth, WIFI, ...) a permis la généralisation de nouveaux "réseaux locaux ad-hoc" principalement caractérisés par leur topologie dynamique et l'hétérogénéité de leurs composants. Aussi, les infrastructures logicielles reposant sur de tels environnements doivent pouvoir s'adapter et gérer cette dynamicité (connexions/déconnexions fréquentes ainsi que la forte variabilité des communications. Dans ce contexte, l'objectif général est de concevoir des algorithmes permettant de maintenir la cohérence d'un groupe d'entités hétérogènes partageant des services sur des architectures fortement instables. La problématique concerne donc la prise de décision en environnement distribué en considérant les particularités du réseau sous-jacent. Dans cette thèse, nous proposons une méthodologie d'approche concernant la caractérisation des performances envisageables dans un environnement totalement distribué s'appuyant sur un protocole de communication sans fil. Cette approche consiste également en l'identification des différentes perturbations susceptibles d'interférer dans le bon déroulement des applications. Par ailleurs, un algorithme de consensus adapté aux spécificités de l'environnement et basé sur un principe d'interaction avec un mécanisme de détection de défaillances a été développé et implanté. Afin de valider cette approche algorithmique, diverses expérimentations et évaluations qualitatives et quantitatives ont été réalisées.

Les réseaux de communication jouant un rôle de plus en plus important dans nos activités quotidiennes, l'interruption des services qu'ils fournissent, ou même une degradation significative de leur qualité, deviennent de moins en moins acceptables. La sécurisation des réseaux et le contrôle de qualité de service sont ainsi devenus des enjeux majeurs qui nécessitent de réelles avancées méthodologiques dans plusieurs domaines. Nos contributions en ce sens peuvent se répartir en deux volets : d'une part celui de l'évaluation de performance et d'autre part celui de l'optimisation de réseaux. Nos travaux en évaluation de performance sont basés sur la théorie des files d'attente et sur la théorie des jeux. Ils visent le développement de modèles stochastiques analytiques ou de simulation permettant le passage à l'échelle pour l'évaluation, en régimes stationnaire et transitoire, des principales métriques de performance au niveau paquet (délai, taux de perte et gigue), mais aussi au niveau flot (nombre de sessions actives, temps de téléchargement, etc.). Ils concernent également l'analyse pire cas de la performance des stratégies de routage décentralisées. Les travaux en optimisation sont quant à eux essentiellement consacrés au développement de méthodes pour la conception de réseaux (d'accès ou de backbone) résilients, leur dimensionnement et l'optimisation de leur routage (avec OSPF ou MPLS). Les problèmes abordés étant généralement des problèmes combinatoires difficiles, avec souvent des fonctions objectifs non-linéaires, les approaches heuristiques sont privilégiées. D'autres travaux sont consacrés à l'ordonnancement de tâches strictement périodiques dans les systèmes embarqués avioniques.

L’établissement correspond à la formation d’une population pérenne dans l’aire d’introduction. Les populations introduites ayant des effectifs faibles, elles sont sujettes à plusieurs mécanismes augmentant leurs risques d’extinction. La structure spatiale de l’aire d’introduction, une mosaïque hétérogène de patchs d’habitat appelée « paysage », peut affecter la persistance de la population introduite. L’objectif de cette thèse est d’étudier l’interaction entre cette structure spatiale et ces mécanismes, ainsi que leur impact sur l’établissement. Les recherches entreprises ont été conduites en utilisant des modèles stochastiques afin de simuler des invasions et faire émerger des prédictions, et en testant expérimentalement ces prédictions grâce à des introductions artificielles de Trichogramma chilonis en microcosmes. Ces travaux ont permis d’identifier un effet fort de la connectivité du site d’introduction, qui peut diminuer les chances d’établissement au niveau local en favorisant l’émigration depuis le site d’introduction, et augmenter les chances d’établissement à un niveau plus large en permettant la colonisation d’autres patchs dans l’aire d’introduction. Au niveau du paysage, nous avons identifié l’impact des hubs, des patchs concentrant les flux de dispersion, qui accroissent fortement la vitesse de colonisation mais diminuent le taux d’établissement. L’établissement était également favorisé par l’agrégation de la ressource et la colonisation par sa dissémination à travers le paysage. La nature stochastique des dynamiques de colonisation est telle qu’il est nécessaire de les prendre en compte pour étudier l’établissement. / Establishment is an important stage of biological invasions, which corresponds to the formation of a persistent population in the introduction area. It is not trivial, as introduced populations are often small, and subject to various specific mechanisms, which increase extinction risks. The spatial structure of the introduction area, which is usually a heterogeneous mosaic of habitat patches called a “landscape”, can interact with those mechanisms and impact the introduced population persistence. This thesis objective is to study the interaction between this spatial structure and those mechanisms, as well as their impact on establishment. On the one hand, we used stochastic models to simulate invasions and formulate predictions. On the other hand, we tested these predictions by performing artificial introductions of Trichogramma chilonis in laboratory microcosms. We were able to identify the impact of the introduction site connectivity, which could decrease establishment probabilities at a local level by increasing the emigration rate from the introduction site, and increase establishment at the landscape level by increasing the colonisation rate of other patches in the introduction area. At the landscape level, we identified the impact of hubs, i.e. patches concentrating dispersal fluxes. They strongly increased colonisation speed, but also decreased establishment. The clustering of resources increased establishment, while its scattering increased colonization. Our results show that introduced population dynamics are highly sensitive to their size. The stochastic nature of colonization dynamics is also necessary to study establishment.

Cette thèse se concentre sur la structuration du modèle acoustique pour améliorer la reconnaissance de la parole par modèle de Markov. La structuration repose sur l’utilisation d’une classification non supervisée des phrases du corpus d’apprentissage pour tenir compte des variabilités dues aux locuteurs et aux canaux de transmission. L’idée est de regrouper automatiquement les phrases prononcées en classes correspondant à des données acoustiquement similaires. Pour la modélisation multiple, un modèle acoustique indépendant du locuteur est adapté aux données de chaque classe. Quand le nombre de classes augmente, la quantité de données disponibles pour l’apprentissage du modèle de chaque classe diminue, et cela peut rendre la modélisation moins fiable. Une façon de pallier ce problème est de modifier le critère de classification appliqué sur les données d’apprentissage pour permettre à une phrase d’être associée à plusieurs classes. Ceci est obtenu par l’introduction d’une marge de tolérance lors de la classification ; et cette approche est étudiée dans la première partie de la thèse. L’essentiel de la thèse est consacré à une nouvelle approche qui utilise la classification automatique des données d’apprentissage pour structurer le modèle acoustique. Ainsi, au lieu d’adapter tous les paramètres du modèle HMM-GMM pour chaque classe de données, les informations de classe sont explicitement introduites dans la structure des GMM en associant chaque composante des densités multigaussiennes avec une classe. Pour exploiter efficacement cette structuration des composantes, deux types de modélisations sont proposés. Dans la première approche on propose de compléter cette structuration des densités par des pondérations des composantes gaussiennes dépendantes des classes de locuteurs. Pour cette modélisation, les composantes gaussiennes des mélanges GMM sont structurées en fonction des classes et partagées entre toutes les classes, tandis que les pondérations des composantes des densités sont dépendantes de la classe. Lors du décodage, le jeu de pondérations des gaussiennes est sélectionné en fonction de la classe estimée. Dans une deuxième approche, les pondérations des gaussiennes sont remplacées par des matrices de transition entre les composantes gaussiennes des densités. Les approches proposées dans cette thèse sont analysées et évaluées sur différents corpus de parole qui couvrent différentes sources de variabilité (âge, sexe, accent et bruit) / This thesis focuses on acoustic model structuring for improving HMM-Based automatic speech recognition. The structuring relies on unsupervised clustering of speech utterances of the training data in order to handle speaker and channel variability. The idea is to split the data into acoustically similar classes. In conventional multi-Modeling (or class-Based) approach, separate class-Dependent models are built via adaptation of a speaker-Independent model. When the number of classes increases, less data becomes available for the estimation of the class-Based models, and the parameters are less reliable. One way to handle such problem is to modify the classification criterion applied on the training data, allowing a given utterance to belong to more than one class. This is obtained by relaxing the classification decision through a soft margin. This is investigated in the first part of the thesis. In the main part of the thesis, a novel approach is proposed that uses the clustered data more efficiently in a class-Structured GMM. Instead of adapting all HMM-GMM parameters separately for each class of data, the class information is explicitly introduced into the GMM structure by associating a given density component with a given class. To efficiently exploit such structured HMM-GMM, two different approaches are proposed. The first approach combines class-Structured GMM with class-Dependent mixture weights. In this model the Gaussian components are shared across speaker classes, but they are class-Structured, and the mixture weights are class-Dependent. For decoding an utterance, the set of mixture weights is selected according to the estimated class. In the second approach, the mixture weights are replaced by density component transition probabilities. The approaches proposed in the thesis are analyzed and evaluated on various speech data, which cover different types of variability sources (age, gender, accent and noise)