The aim of this work is to present several new results concerning duality in scalar convex optimization, the formulation of sequential optimality conditions and some applications of the duality to the theory of maximal monotone operators. After recalling some properties of the classical generalized interiority notions which exist in the literature, we give some properties of the quasi interior and quasi-relative interior, respectively. By means of these notions we introduce several generalized interior-point regularity conditions which guarantee Fenchel duality. By using an approach due to Magnanti, we derive corresponding regularity conditions expressed via the quasi interior and quasi-relative interior which ensure Lagrange duality. These conditions have the advantage to be applicable in situations when other classical regularity conditions fail. Moreover, we notice that several duality results given in the literature on this topic have either superfluous or contradictory assumptions, the investigations we make offering in this sense an alternative. Necessary and sufficient sequential optimality conditions for a general convex optimization problem are established via perturbation theory. These results are applicable even in the absence of regularity conditions. In particular, we show that several results from the literature dealing with sequential optimality conditions are rediscovered and even improved. The second part of the thesis is devoted to applications of the duality theory to enlargements of maximal monotone operators in Banach spaces. After establishing a necessary and sufficient condition for a bivariate infimal convolution formula, by employing it we equivalently characterize the $\varepsilon$-enlargement of the sum of two maximal monotone operators. We generalize in this way a classical result concerning the formula for the $\varepsilon$-subdifferential of the sum of two proper, convex and lower semicontinuous functions. A characterization of fully enlargeable monotone operators is also provided, offering an answer to an open problem stated in the literature. Further, we give a regularity condition for the weak$^*$-closedness of the sum of the images of enlargements of two maximal monotone operators. The last part of this work deals with enlargements of positive sets in SSD spaces. It is shown that many results from the literature concerning enlargements of maximal monotone operators can be generalized to the setting of Banach SSD spaces.

This work is devoted to seeking methods for analysis of survival data with the Aalen model under special circumstances. We supposed, that all regression functions and all covariates of the observed individuals were nonnegative and we named this class of models monotone Aalen models. To find estimators of the unknown regres- sion functions we considered three maximum likelihood based approaches, namely the nonparametric maximum likelihood method, the Bayesian analysis using Beta processes as the priors for the unknown cumulative regression functions and the Bayesian analysis using a correlated prior approach, where the regression functions were supposed to be jump processes with a martingale structure.

The study of nonmonotonic logics is one mayor field of Artificial Intelligence (AI). The reason why such kind of formalisms are so attractive to model human reasoning is that they allow to withdraw former conclusion. At the end of the 1980s the novel idea of using argumentation to model nonmonotonic reasoning emerged in AI. Nowadays argumentation theory is a vibrant research area in AI, covering aspects of knowledge representation, multi-agent systems, and also philosophical questions. Phan Minh Dung’s abstract argumentation frameworks (AFs) play a dominant role in the field of argumentation. In AFs arguments and attacks between them are treated as primitives, i.e. the internal structure of arguments is not considered. The major focus is on resolving conflicts. To this end a variety of semantics have been defined, each of them specifying acceptable sets of arguments, so-called extensions, in a particular way. Although, Dung-style AFs are among the simplest argumentation systems one can think of, this approach is still powerful. It can be seen as a general theory capturing several nonmonotonic formalisms as well as a tool for solving well-known problems as the stable-marriage problem. This thesis is mainly concerned with the investigation of metalogical properties of Dung’s abstract theory. In particular, we provide cardinality, monotonicity and splitting results as well as characterization theorems for equivalence notions. The established results have theoretical and practical gains. On the one hand, they yield deeper theoretical insights into how this nonmonotonic theory works, and on the other the obtained results can be used to refine existing algorithms or even give rise to new computational procedures. A further main part is the study of problems regarding dynamic aspects of abstract argumentation. Most noteworthy we solve the so-called enforcing and the more general minimal change problem for a huge number of semantics.

Recent applications of description logics (DLs) strongly suggest the integration of non-monotonic features into DLs, with particular attention to defeasible inheritance. However, the existing non-monotonic extensions of DLs are usually based on default logic or autoepistemic logic, and have to be seriously restricted in expressive power to preserve the decidability of reasoning. In particular, such DLs allow the modelling of defeasible inheritance only in a very restricted form, where non-monotonic reasoning is limited to individuals that are explicitly identified by constants in the knowledge base. In this paper, we consider non-monotonic extensions of expressive DLs based on circumscription. We prove that reasoning in such DLs is decidable even without the usual, strong restrictions in expressive power. We pinpoint the exact computational complexity of reasoning as complete for NPNEXP and NEXPNP, depending on whether or not the number of minimized and fixed predicates is assumed to be bounded by a constant. These results assume that only concept names (and no role names) can be minimized and fixed during minimization. On the other hand, we show that fixing role names during minimization makes reasoning undecidable.

<p>When researchers work on time series or sequence, certain fundamental questions will naturally arise. One of them will be whether the series or sequence exhibits a gradual trend over time. In this thesis, we propose a test statistic based on moving order statistics and establish an exact procedure to test for the presence of monotone trends. We show that the test statistic under the null hypothesis that there is no trend follows the closed skew normal distribution. An efficient algorithm is then developed to generate realizations from this null distribution. A simulation study is conducted to evaluate the proposed test under the alternative hypotheses with linear, logarithmic and quadratic trend functions. Finally, a practical example is provided to illustrate the proposed test procedure.</p> / Master of Science (MSc)

L'acquisition et la représentation des connaissances est un aspect central dans le domaine de l'Intelligence Artificielle car une machine intelligente doit avant tout s'appuyer sur des informations représentant le monde de façon suffisamment précise. Cette difficulté à disposer d'une représentation correcte du monde est particulièrement importante lorsque l'on a à faire à un monde changeant ou à des informations provenant de sources multiples. Nous proposons dans cette thèse une méthode de fusion syntaxique de croyances dans le cas où les croyances sont représentées dans le cas où il n'existe pas de priorités explicites ni entre les agents, ni entre les croyances exprimées par les agents. Cette méthode, appelée fusion par R-ensembles, repose sur la recherche des sous-ensembles de formules à retirer afin de restaurer la cohérence. Nous avons réalisé une mise en œuvre de cette méthode basée sur la traduction du problème de fusion en un programme logique avec sémantique des modèles stables. Nous avons d'abord proposé deux implantations : une adaptation de l'algorithme smodels ainsi qu'une autre implantation basée sur les instructions fournies par Lparse/Gringo. Nous avons testé cette dernière implantation avec des expérimentations portant sur des profils de croyances générés aléatoirement ainsi que sur les données issues d'un projet européen portant sur le relevé en archéologie sous-marine. Dans un deuxième temps, cette thèse propose une extension de la fusion par R-ensembles dans deux directions. Nous nous sommes ainsi intéressés au cas où des préférences sont exprimées entre les agents ou entre les croyances exprimées par chaque agent. Nous nous sommes également penchés sur le cas où les croyances sont exprimées sous forme de programmes logiques.

Cette thèse est centrée autour du développement et de l'analyse des schémas volumes finis robustes afin d'approcher les solutions du modèle diphasique compressible en milieux poreux hétérogènes et anisotropes. Le modèle à deux phases compressibles comprend deux équations paraboliques dégénérées et couplées dont les variables principales sont la saturation du gaz et la pression globale. Ce système est discrétisé à l'aide de deux méthodes différentes (CVFE et DDFV) qui font partie de la famille des volumes finis. La première classe à laquelle on s'intéresse consiste à combiner la méthode des volumes finis et celle des éléments finis. Dans un premier temps, on considère un schéma volume finis upwind pour la partie convective et un schéma de type éléments finis conformes pour la diffusion capillaire. Sous l'hypothèse que les coefficients de transmissibilités sont positifs, on montre que la saturation vérifie le principe du maximum et on établit des estimations d'énergies permettant de démontrer la convergence du schéma. Dans un second temps, on a mis en place un schéma positif qui corrige le précédent. Ce schéma est basé sur une approximation des flux diffusifs par le schéma de Godunov. L'avantage est d'établir la bornitude des solutions approchées ainsi que les estimations uniformes sur les gradients discrets sans aucune contrainte ni sur le maillage ni sur la perméabilité. En utilisant des arguments classiques de compacité, on prouve rigoureusement la converge du schéma. Chaque schéma est validé par des simulations numériques qui montrent bien le comportement attendu d'une telle solution. Concernant la deuxième classe, on s'intéressera tout d'abord à la construction et à l'étude d'un nouveau schéma de type DDFV (Discrete Duality Finite Volume) pour une équation de diffusion non linéaire dégénérée. Cette méthode permet d' avantage de prendre en compte des maillages très généraux et des perméabilités quelconques. L'idée clé de cette discrétisation est d'approcher les flux dans la direction normale par un schéma centré et d'utiliser un schéma décentré dans la direction tangentielle. Par conséquent, on démontre que la solution approchée respecte les bornes physiques et on établit aussi des estimations d'énergie. La convergence du schéma est également établie. Des résultats numériques confirment bien ceux de la théorie. Ils exhibent en outre que la méthode est presque d'ordre deux. / The objective of this thesis is the development and the analysis of robust and consistent numerical schemes for the approximation of compressible two-phase flow models in anisotropic and heterogeneous porous media. A particular emphasis is set on the anisotropy together with the geometric complexity of the medium. The mathematical problem is given in a system of two degenerate and coupled parabolic equations whose main variables are the nonwetting saturation and the global pressure. In view of the difficulties manifested in the considered system, its cornerstone equations are approximated with two different classes of the finite volume family. The first class consists of combining finite elements and finite volumes. Based on standard assumptions on the space discretization and on the permeability tensor, a rigorous convergence analysis of the scheme is carried out thanks to classical arguments. To dispense with the underlined assumptions on the anisotropy ratio and on the mesh, the model has to be first formulated in the factional flux formulation. Moreover, the diffusive term is discretized by a Godunov-like scheme while the convective fluxes are approximated using an upwind technique. The resulting scheme preserves the physical ranges of the computed solution and satisfies the coercivity property. Hence, the convergence investigation holds. Numerical results show a satisfactory qualitative behavior of the scheme even if the medium of interest is anisotropic. The second class allows to consider more general meshes and tensors. It is about a new positive nonlinear discrete duality finite volume method. The main point is to approximate a part of the fluxes using a non standard technique. The application of this ideato a nonlinear diffusion equation yields surprising results. Indeed,not only is the discrete maximum property fulfilled but also the convergence of the scheme is established. Practically, the proposed method shows great promises since it provides a positivity-preserving and convergent scheme with optimal convergence rates.

Le fonctionnement d'un système, de façon générale, peut être affecté par un incident imprévu. Lorsque cet incident a de lourdes conséquences tant sur l'intégrité du système que sur la qualité de ses produits, on dit alors qu'il se situe dans le cadre des événements dits extrêmes. Ainsi, de plus en plus les chercheurs portent un intérêt particulier à la modélisation des événements extrêmes pour diverses études telles que la fiabilité des systèmes et la prédiction des différents risques pouvant entraver le bon fonctionnement d'un système en général. C'est dans cette optique que s'inscrit la présente thèse. Nous utilisons la Théorie des Valeurs Extrêmes (TVE) et les statistiques d'ordre extrême comme outil d'aide à la décision dans la modélisation et la gestion des risques dans l'usinage et l'aviation. Plus précisément, nous modélisons la surface de rugosité de pièces usinées et la fiabilité de l'outil de coupe associé par les statistiques d'ordre extrême. Nous avons aussi fait une modélisation à l'aide de l'approche dite du "Peaks-Over Threshold, POT" permettant de faire des prédictions sur les éventuelles victimes dans l'Aviation Générale Américaine (AGA) à la suite d'accidents extrêmes. Par ailleurs, la modélisation des systèmes soumis à des facteurs d'environnement ou covariables passent le plus souvent par les modèles à risque proportionnel basés sur la fonction de risque. Dans les modèles à risque proportionnel, la fonction de risque de base est généralement de type Weibull, qui est une fonction monotone; l'analyse du fonctionnement de certains systèmes comme l'outil de coupe dans l'industrie a montré qu'un système peut avoir un mauvais fonctionnement sur une phase et s'améliorer sur la phase suivante. De ce fait, des modifications ont été apportées à la distribution de Weibull afin d'avoir des fonctions de risque de base non monotones, plus particulièrement les fonctions de risque croissantes puis décroissantes. En dépit de ces modifications, la prise en compte des conditions d'opérations extrêmes et la surestimation des risques s'avèrent problématiques. Nous avons donc, à partir de la loi standard de Gumbel, proposé une fonction de risque de base croissante puis décroissante permettant de prendre en compte les conditions extrêmes d'opérations, puis établi les preuves mathématiques y afférant. En outre, un exemple d'application dans le domaine de l'industrie a été proposé. Cette thèse est divisée en quatre chapitres auxquels s'ajoutent une introduction et une conclusion générales. Dans le premier chapitre, nous rappelons quelques notions de base sur la théorie des valeurs extrêmes. Le deuxième chapitre s'intéresse aux concepts de base de l'analyse de survie, particulièrement à ceux relatifs à l'analyse de fiabilité, en proposant une fonction de risque croissante-décroissante dans le modèle à risques proportionnels. En ce qui concerne le troisième chapitre, il porte sur l'utilisation des statistiques d'ordre extrême dans l'usinage, notamment dans la détection de pièces défectueuses par lots, la fiabilité de l'outil de coupe et la modélisation des meilleures surfaces de rugosité. Le dernier chapitre porte sur la prédiction d'éventuelles victimes dans l'Aviation Générale Américaine à partir des données historiques en utilisant l'approche "Peaks-Over Threshold"

Une Fonction Latticielle Polynômiale (FLP) sur un treillis L est une fonction p : Ln → L, qui peut être exprimée à partir de variables, de constantes et des opérateurs de treillis ∧ et ∨ . Dans les cas où L est distributif et borné, les FLP incluent les intégrales de Sugeno. Celles-ci sont des fonctions d'agrégation qui permettent de fusionner des valeurs sur des échelles ordinales non numériques, et qui sont utilisées notamment dans l'approche qualitative de l'Aide à la Décision Multi Critères en tant qu'alternatives ordinales aux intégrales de Choquet. Dans une première partie, nous traitons la tâche d'interpolation par des FLP, c'est à dire : pour un treillis L, un sous-ensemble fini D de Ln et une fonction f : D → L, retourner une FLP p : Ln → L telle que p(x) = f(x) pour tout x ∊ D (si une telle FLP existe). Nous traitons successivement le cas où L est un treillis fini et le cas où L est une treillis distributif borné. Dans les deux cas, nous donnons des algorithmes qui résolvent ce problème en temps polynomial. Dans une seconde partie, nous abordons les généralisations des intégrales de Sugeno appelées Fonctions d'Utilité de Sugeno (FUS), qui permettent la fusion de valeurs appartenant à des échelles ordinales différentes, ainsi que leur application à la tâche de classification monotone. Nous introduisons un modèle composé de plusieurs FUS, ainsi qu'un algorithme d'apprentissage d'un tel modèle. Nous comparons ce modèle aux ensembles de règles de décision appris par VC-DomLEM, et étudions le nombre de FUS nécessaires afin de modéliser des données empiriques / A Lattice Polynomial Function (LPF) over a lattice L is a map p : Ln → L that can be defined by an expression involving variables, constants and the lattice operators ∧ and ∨. If L is a distributive lattice, these maps include the so-called Sugeno integrals that are aggregation functions capable of merging ordinal values, not necessarily numerical. They are widely used in the qualitative approach to Multiple Criteria Decision Aiding (MCDA), and they can be thought of as the ordinal counterparts of Choquet integrals. In the first part of this thesis, we tackle the task of interpolating a partial function by an LPF, stated as follows: for a lattice L, a finite subset D of Ln, and a function f : D → L, return an LPF p : Ln → L such that p(x) = f(x) for all x ∊ D (if such an LPF exists). We treat the cases where L is a finite lattice, and then the cases where L is a bounded distributive lattice. In both cases, we provide algorithms that solve this problem in polynomial time. In the second part, we consider generalizations of Sugeno integrals in the multi-attribute setting, in particular, the Sugeno Utility Functions (SUFs), that are able to merge values coming from different ordinal scales. We consider the their use in monotonic classification tasks. We present a model based on a set of SUFs and an algorithm for learning such model from data. We compare this model to the sets of monotonic decision rules learned by VC-DomLEM, and study the number of SUFs that are required in order to model empirical data

We study a system of differential-algebraic equations, describing motions of a mass-spring-dashpot oscillator by three different forms of implicit constitu- tive relations. For some problems with fully implicit but linear constitutive laws for combined force, we find conditions for solution stability. Assuming monotone relationship between the displacement, velocity and the respective forces, we prove global existence of the solutions. For a linear spring and a dashpot with maximal monotone relationship between the damping force and the velocity, we prove the global existence and uniqueness result. We also solve this problem numerically for Coulomb-like damping term.