Perceiving or understanding the environment surrounding of a vehicle is a very important step in building driving assistant systems or autonomous vehicles. In this thesis, we focus on using laser scanner as a main perception sensor in context of dynamic outdoor environments. To solve this problem, we have to deal with 3 main tasks: (1) identify static part and dynamic entities moving in the environment, (2) use static part of the environment to build a map of the environment and localize the vehicle inside this map: this task is know as "Simultaneous Localization And Mapping" (SLAM) and finally (3) Detect And Track Moving Objects (DATMO). Regarding SLAM, the first contribution of this research is made by a grid-based approach\footnote{An occupancy grid is a decomposition of the environment in rectangular cells where each cell contains the probability that it is occupied by an obstacle.} to solve both problems of SLAM and detection of moving objects. To correct vehicle location from odometry we introduce a new fast incremental scan matching method that works reliably in dynamic outdoor environments. After good vehicle location is estimated, the surrounding map is updated incrementally and moving objects are detected without a priori knowledge of the targets. Our second contribution is an efficient, precise and multiscale representation of 2D/3D environment. This representation is actually an extension of occupancy grid where (1) only cells corresponding to occupied part of the environment are stored and updated (2) where cells are represented by a cluster of gaussian to have a fine representation of the environment and (3) where several occupancy grids are used to store and update a multiscale representation of the environment. Regarding DATMO, we firstly present a method of simultaneous detection, classification and tracking moving objects. A model-based approach is introduced to interpret the laser measurement sequence over a sliding window of time by hypotheses of moving object trajectories. The data-driven Markov chain Monte Carlo (DDMCMC) technique is used to explore the hypothesis space and effectively find the most likely solution. An other important problem to solve regarding DATMO is the definition of an appropriate dynamic model. In practice, objects can change their dynamic behaviors over time (e.g. : stopped, moving, accelerating, etc...). To adapt to these changing behaviors, a multiple dynamic model is generally required. But, this set of dynamic models and interactions between these models are always given a priori. Our second contribution on DATMO is a method to guide in the choice of motion models and in the estimation of interactions between these motion models. The last part of this thesis reports integration of these contributions on different experimental platforms in the framework of some national and european projects. Evaluations are presented which confirm the robustness and reliability of our contributions.

Un nombre croissant de systèmes d'analyse tridimensionnelle du mouvement sont utilisés dans des domaines aussi variés que l'ergonomie, l'entraînement sportif ou encore l'évaluation médicale. Cependant, de réelles difficultés persistent quant à l'intégration des résultats numériques de ces systèmes dans le processus de prise de décision. L'objet de ce travail est de proposer une méthodologie permettant une étude rigoureuse d'un mouvement et une intégration des résultats numériques au processus de prise de décision. Cette méthodologie est ensuite appliquée à la marche du sujet hémiplégique. Ce mémoire développe la méthodologie et son application en cinq chapitres. Une synthèse des principales difficultés à franchir tant au niveau humain que matériel pour une contribution effective de l'analyse tridimensionnelle du mouvement au processus de prise de décision est réalisée. A ceci s'ajoute une présentation des principales contraintes et finalités communes à l'analyse du mouvement (chapitre I). La proposition méthodologique est constituée de cinq étapes : 1) l'élaboration de la base de connaissances indispensables, 2) l'identification des indicateurs qualifiés à mesurer, 3) l'élaboration de leurs conditions d'enregistrement, 4) la définition des pré-traitements et de la mise en forme des données et 5) la définition des modalités de présentation et d'accès aux informations (chapitre II). La méthode est ensuite appliquée à l'analyse de la marche du sujet hémiplégique dans la perspective d'en améliorer l'évaluation fonctionnelle (chapitre III). La méthodologie proposée a permis de mettre en évidence les lacunes de la démarche d'analyse généralement appliquées. Elle a également permis de définir les principes de fonctionnement et la maquette d'une interface graphique d'aide à l'évaluation fonctionnelle de la marche du sujet hémiplégique (chapitre IV). Enfin, un bilan de l'ensemble de ce travail de thèse et des perspectives qui s'en dégagent est réalisé (chapitre V). L'élaboration d'une méthodologie générale d'analyse du mouvement humain qui regroupe toutes les étapes d'analyse, du recueil d'informations jusqu'à leur présentation, adaptée à l'utilisateur des résultats, permet donc des applications dans des domaines très variés.

Cette recherche s'inscrit dans la problématique de l'étude de prises de décisions didactiques. Notre principal intérêt est d'étudier la façon dont les professeurs prennent les décisions didactiques afin de faire avancer les élèves vers l'apprentissage d'une connaissance visée, et les éléments qui influencent ces décisions. Ceci nous a amené dans un premier temps à modéliser les connaissances des élèves concernant un objet mathématique donné, la symétrie orthogonale. <br />En nous appuyant sur la formalisation proposée par le modèle cK¢ de Balacheff au sein la Théorie des Situations Didactiques, nous avons fait le choix d'entrer dans la modélisation des conceptions d'élèves sur la notion de symétrie orthogonale, à partir de l'identification de la structure de contrôle des conceptions. En partant de l'hypothèse que les contrôles rendent compte des critères qui renvoient au choix, à la décision, à l'adéquation et à la validité d'une action, nous avons réalisé une étude théorique de la notion de symétrie orthogonale du point de vue mathématique et didactique afin d'identifier a priori les contrôles susceptibles d'être mobilisés par les élèves dans la résolution de problèmes de construction et de reconnaissance de figures symétriques. Ceci nous a permis de construire un dispositif expérimental pour étudier la prise de décisions didactiques. <br />Pour réaliser cette étude, nous nous sommes appuyés sur le modèle des niveaux de l'activité des professeurs proposé par Margolinas. Nous avons ainsi pu identifier quelques éléments sur lesquels les professeurs fondent leurs décisions didactiques.

Cette recherche s'inscrit dans la problématique de l'étude de prises de décisions didactiques. Notre principal intérêt est d'étudier la façon dont les professeurs prennent les décisions didactiques afin de faire avancer les élèves vers l'apprentissage d'une connaissance visée, et les éléments qui influencent ces décisions. Ceci nous a amené dans un premier temps à modéliser les connaissances des élèves concernant un objet mathématique donné, la symétrie orthogonale. <br />En nous appuyant sur la formalisation proposée par le modèle cK¢ (Balacheff, 1995) au sein de la Théorie des Situations Didactiques, nous avons fait le choix d'entrer dans la modélisation des conceptions d'élèves sur la notion de symétrie orthogonale, à partir de l'identification de la structure de contrôle des conceptions. En partant de l'hypothèse que les contrôles rendent compte des critères qui renvoient au choix, à la décision, à l'adéquation et à la validité d'une action, nous avons réalisé une étude théorique de la notion de symétrie orthogonale du point de vue mathématique et didactique afin d'identifier a priori les contrôles susceptibles d'être mobilisés par les élèves dans la résolution de problèmes de construction et de reconnaissance de figures symétriques. Ceci nous a permis de construire un dispositif expérimental pour étudier la prise de décisions didactiques. <br />Pour réaliser cette étude, nous nous sommes appuyés sur le modèle des niveaux de l'activité des professeurs (Margolinas, 2002). Nous avons ainsi pu identifier quelques éléments sur lesquels les professeurs fondent leurs décisions didactiques.

Cette thèse concerne l'étude et la conception d'un système support d'apprentissage « entre pairs » dédié à la Formation Médicale Continue, basé sur des discussions entre médecins-apprenants à propos de cas cliniques. Ainsi, dans le système DIACOM (Discussions Interactives à bAse de Cas pour la fOrmation Médicale) les médecins décrivent, à distance, des cas issus de leur propre expérience. Un processus d'appariement des cas, qui illustrent des désaccords importants, est ensuite déclenché. Le système incite alors les auteurs des cas appariés à discuter, à distance et de façon asynchrone, d'où le nom de « forum » DIACOM. Le forum DIACOM a été expérimenté pour l'apprentissage à la prise en charge de la douleur chez l'enfant. Un modèle « générique » des cas (indépendant du domaine) et un modèle spécifique des appariements (dépendant du domaine) ont été élaborés, grâce notamment à un recueil d'expertise mené auprès d'un pédiatre spécialiste du domaine.

Les travaux présentés dans ce mémoire relèvent de l'ingénierie des connaissances et contribuent à mieux en cerner et définir le champ scientifique. Ce domaine vise la définition de solutions techniques, méthodologiques et organisationnelles pour identifier des connaissances, les modéliser et les restituer au sein d'applications informatiques. La modélisation est ici considérée comme une étape indépendante de l'opérationnalisation faite dans le système final.<br />L'approche retenue ici met l'accent sur les connaissances liées aux usages et pratiques des personnes concernées par le système à concevoir. L'objectif est de réaliser des aides à la modélisation, et précisément aux processus d'abstraction et de caractérisation des connaissances. <br />Les recherches développées s'appuient systématiquement sur une démarche expérimentale, grâce à des applications en entreprises et des études de cas, et sur des collaborations interdisciplinaires. Les contributions présentées comprennent des techniques et des logiciels de recueil et d'analyse de connaissances, des méthodes et des représentations des connaissances pour la modélisation conceptuelle ainsi que des plates-formes intégrant ces différents supports. <br />Ces méthodes et outils répondent successivement à trois problématiques différentes sur la modélisation, en phase avec les évolutions historiques du domaine. Le premier problème traité, assez large, est celui de la modélisation conceptuelle à partir de connaissances d'experts et d'activités humaines, faisant appel à des techniques et problématiques de psychologie et d'ergonomie. Une deuxième manière d'étudier la modélisation a consisté à s'intéresser à l'analyse des textes et aux approches linguistiques pour construire des modèles de domaines spécialisés, comme les bases de connaissances terminologiques et les ontologies. De l'ensemble des expériences menées pour ces évaluer ces propositions, il ressort que l'utilisation des modèles au sein des applications doit être prise en compte dès leur construction. Une troisième problématique porte donc sur l'étude de l'utilisation de modèles conceptuels, et plus particulièrement d'ontologies, dans des cadres applicatifs ciblés, pour ajuster les méthodes et logiciels requis pour leur construction. Les applications étudiées relèvent de la recherche d'information et de l'accès au contenu de documents. Cette problématique soulève des questions fondamentales sur la complémentarité des modèles et des documents en tant que vecteurs de connaissances.<br />Les perspectives de ce travail se situent selon deux axes liés aux documents. D'une part, si les modèles facilitent l'accès au contenu, comment définir les modalités de l'indexation sémantique de documents (à l'aide d'ontologies) ? D'autre part, les documents et les besoins étant sans cesse renouvelés, comment intégrer la question de la maintenance d'ontologies et de terminologies dans le processus de construction ? L'originalité de l'approche retenue est de traiter ces deux questions conjointement, et d'en chercher des solutions cohérentes s'appuyant sur les outils et méthodes de construction d'ontologies à partir de textes.

L’objectif de la thèse est d’étayer l’activité de conception expérimentale avec l’utilisation d’un environnement informatique pour l’apprentissage humain (EIAH). La conception expérimentale correspond à une partie de la démarche d’investigation qui fait l’objet de nombreuses recherches, à la fois parce que cette activité favorise l’apprentissage mais aussi parce que c’est une tâche complexe à l’origine de difficultés identifiées.La situation que nous avons choisie est la mise en évidence de la fermentation alcoolique, thème abordé en classe de terminale scientifique de spécialité en sciences de la vie et de la terre. Les élèves doivent concevoir une expérience pour mettre en évidence ce métabolisme.La première étape de la thèse a consisté à effectuer une modélisation didactique des connaissances en jeu. Pour cela nous nous plaçons dans le cadre de la théorie anthropologique du didactique et plus précisément l’approche praxéologique (Bosch & Chevallard, 1999). Nous avons ainsi obtenu un premier résultat qui est la modélisation d’une praxéologie de référence à partir d’une analyse épistémologique des savoirs en jeu et des attentes institutionnelles.Afin d’aider les élèves dans cette activité à l’origine de difficultés, nous utilisons des supports d’étayage, portés par la plateforme informatique, LabBook. Cet EIAH structure des rapports expérimentaux, à l’aide de plusieurs outils (texte, tableur, dessin, protocole) mis à disposition des élèves. L’outil protocole « Copex », permet de pré structurer un protocole expérimental.La deuxième étape de la thèse a été de proposer un protocole pré structuré en étapes, actions et paramètres d’actions qui prend en charge les difficultés attendues, et de l’implémenter dans LabBook, en tenant compte des contraintes de l’EIAH.L’étape suivante a été de tester l’efficacité de la prise en charge de ces difficultés dans la situation proposée en classe. Pour cela nous avons ainsi réalisé deux expérimentations en classes de terminale scientifique dans trois lycées différents. Nous avons recueilli les productions des élèves ainsi que leur réponse à des questionnaires (pré-test et post-test).L’analyse des résultats a montré que l’activité proposée favorise les apprentissages des concepts en jeu, et fait évoluer les conceptions des élèves.Concernant la conception du protocole, la pré structuration proposée aide les élèves à produire des protocoles communicables et pertinents.A partir des praxéologies personnelles modélisées a priori nous avons mis en évidence la présence de praxéologies personnelles d’élèves.Les analyses effectuées ont permis de faire évoluer la situation proposée et de valider la proposition de pré structuration du protocole en étapes et en actions paramétrées.Enfin nous proposons des préconisations pour un diagnostic automatique des erreurs des élèves, dans le but de produire des rétroactions élaborées à partir du modèle praxéologique développé dans la thèse. / The thesis work involves a scaffold of the experimental design activity carried out by high school students in scientific activities using a TEL system (Technology Enhanced Learning).This type of activity promotes learning, but it is also a complex task that leads to difficulties identified in the literature. The situation highlights a specific cellular metabolism, the alcoholic fermentation, this topic being studied in high school biology classes. Students have to design an experimental procedure to highlight this metabolism.The first step of the thesis consisted in knowledge modelling for designing an experimental situation in biology. The framework used to model knowledge, is the Anthropological Theory of Didactics (ATD) and more precisely the praxeology model (Bosch & Chevallard, 1999). An epistemological analysis has been done in order to identify difficulties in this situation: difficulties related to knowledge and also to experimental procedure.A structured procedure was modelled into steps, actions and parameters, which takes into account difficulties identified a priori and implemented in a web environment named LabBook,.This TEL system offers fixed scaffolds in order to help students in an experimental design activity.The situation implemented in LabBook has been tested in three biology classes in high school, during two sets of experimentation. The analysis is based on the students’ productions and their answers to questionnaires (pre-test and post-test).The results analysis showed that the experimental design activity promotes learning and changes students’ conceptions. Regarding design experiment, the pre structuration helps students to produce relevant and communicable procedures.This reveals that students are able to use the pre-structured experimental procedure tool in LabBook.This is a requirement for students’ errors diagnosis in order to propose automatic personalised feedbacks. We make recommendations for such feedbacks based on the praxeology model developed in this thesis.

Dans ce travail de recherche, nous nous intéressons à l'exploitation des informations médicales pour l'aide à la décision diagnostique. Notre objectif est de définir un système capable de manipuler des données, des informations et des connaissances médicales d'une manière efficace afin de fournir au médecin, à la sortie du système, des informations permettant de faciliter la prise de décision diagnostique. Dans un premier temps, nous abordons les deux phases essentielles dans un système d'aide au diagnostic : la phase de modélisation des connaissances et la phase de raisonnement ou de mécanisme de manipulation de ces connaissances modélisées. Dans le cadre de ce travail, deux modes de raisonnement sont particulièrement considérés : le raisonnement par classification et le raisonnement par similarité. La modélisation des connaissances et le raisonnement sont abordés à la lumière de deux caractéristiques de l'information médicale qui sont : l'hétérogénéité et l'imperfection. Comme cadre général du système proposé, nous avons opté pour l'application de la théorie des possibilités grâce à ses avantages par rapport à d'autres théories de décision en termes de capacités de modélisation et de traitement des informations hétérogènes et imparfaites. En se basant sur cette théorie, nous avons proposé deux modèles possibilistes des connaissances médicales, et pour chaque modèle possibiliste proposé, nous avons discuté les deux types de raisonnement adoptés, par classification et par similarité. Les performances du système d'aide au diagnostic proposé sont évaluées en considérant une application médicale endoscopique comportant deux bases : une base de connaissances constituée d'un ensemble des diagnostics et une base de cas de lésions. Les résultats obtenus sont très intéressants et montrent l'efficacité de la théorie des possibilités comme un cadre de représentation des connaissances médicales et comme outil de raisonnement diagnostique. De plus, l'approche proposée s'est montré très efficace pour l'intégration de plusieurs sources des connaissances, pour la définition de la similarité entre cas et pour l'utilisation l'indice de confiance comme critère de décision (en termes de qualité des informations fournies au médecin).

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

L’objectif de la thèse est d’abord d’analyser les rapports croisés existant entre modélisation d’entreprise et gestion des connaissances (modélisation comme explicitation des connaissances et connaissances comme une vue en modélisation) et ensuite de déboucher sur un ensemble méthodologique unifiant les deux approches. L’apport de nos travaux est décomposé comme suit : 1.Une étude comparative conceptuelle et théorique de ces méthodes. 2.Une chaîne de valeur ajoutée de la création des connaissances nommée VCKC. 3.Un cadre générique pour la mise en place de gestion des connaissances en entreprise nommé I2CE. 4.Un cadre d’ingénierie d’entreprise basé sur la connaissance nommé KBEE. / The main objective of this thesis is to analyze the relation between enterprise modeling and knowledge management (modeling as a way of knowledge externalization and knowledge as a view in modeling) and next to propose a global framework which will be able to unify two approaches. The contribution of this research is divided into four major axes: 1. To propose a conceptual and theoretic comparison study of two approaches. 2. To propose a value chain of knowledge creation in a value added way to unify the basic terminology in the context of knowledge in the organizations. This proposition named Value Chain of Knowledge Creation (VCKC). 3. To propose a reference model as the theoretic foundation of implementing knowledge management approach in the organizations named Intent-Content-Context-Evolution (I2CE). 4. To propose a knowledge engineering framework in the enterprises named Knowledge Based Enterprise Engineering (KBEE).