Les canaux vocodés sont les canaux de communications dédiés à la voix et dans lesquels le signal traverse divers équipements destinés au transport de la voix tels que des codeurs de parole, des détecteurs d'activité vocale (VAD), des systèmes de transmission discontinue (DTX). Il peut s'agir de systèmes de communications téléphoniques filaires ou mobiles (réseaux cellulaires 2G/3G, satellites INMARSAT...) ou de voix sur IP. Les codeurs de parole dans les normes récentes pour les réseaux de téléphonie mobiles ou de voix sur IP font appel à des algorithmes de compression dérivés de la technique CELP (Code Excited Linear Prediction) qui permettent d'atteindre des débits de l'ordre de la dizaine de Kb/s bien inférieurs aux codeurs des réseaux téléphoniques filaires (typiquement 64 ou 32 Kb/s). Ces codeurs tirent leur efficacité de l'utilisation de caractéristiques spécifiques aux signaux de parole et à l'audition humaine. Aussi les signaux autres que la parole sont-ils généralement fortement distordus par ces codeurs. La transmission de données sur les canaux vocodés peut être intéressante pour des raisons liées à la grande disponibilité des canaux dédiés à la voix et pour des raisons de discrétion de la communication (sécurité). Mais le signal modulé transmis sur ces canaux vocodés est soumis aux dégradations causées par les codeurs de parole, ce qui impose des contraintes sur le type de modulation utilisé. Cette thèse a porté sur la conception et l'évaluation de modulations permettant la transmission de données sur les canaux vocodés. Deux approches de modulations ont été proposées pour des applications correspondant à des débits de transmission possibles assez différents. La principale application visée par la thèse concerne la transmission de parole chiffrée, transmission pour laquelle le signal de parole est numérisé, comprimé à bas débit par un codeur de parole puis sécurisé par un algorithme de cryptage. Pour cette application, nous nous sommes focalisés sur les réseaux de communications utilisant des codeurs CELP de débits supérieurs à la dizaine de Kb/s typiquement les canaux de communication mobiles de deuxième ou troisième génération. La première approche de modulation proposée concerne cette application. Elle consiste à utiliser des modulations numériques après optimisation de leurs paramètres de façon à prendre en compte les contraintes imposées par le canal et à permettre des débits et des performances en probabilité d'erreur compatibles avec la transmission de parole chiffrée (typiquement un débit supérieur à 1200 b/s avec un BER de l'ordre de 10-3). Nous avons montré que la modulation QPSK optimisée permet d'atteindre ces performances. Un système de synchronisation est aussi étudié et adapté aux besoins et aux contraintes du canal vocodé. Les performances atteintes par la modulation QPSK avec le système de synchronisation proposé, ainsi que la qualité de la parole sécurisée transmise ont été évalués par simulation et validés expérimentalement sur un canal GSM réel grâce à un banc de test développé dans la thèse.La deuxième approche de modulation a privilégié la robustesse du signal modulé lors de la transmission à travers un codeur de parole quelconque, même un codeur à bas débit tels que les codeurs MELP à 2400 ou 1200 b/s. Dans ce but, nous avons proposé une modulation effectuée par concaténation de segments de parole naturelle associée à une technique de démodulation qui segmente le signal reçu et identifie les segments de parole par programmation dynamique avec taux de reconnaissance élevé. Cette modulation a été évaluée par simulation sur différents codeurs de parole. Elle a aussi été testée sur des canaux GSM réels. Les résultats obtenus montrent une probabilité d'erreur très faible quelque soit le canal vocodé et le débit des codeurs de parole utilisés mais pour des débits possibles relativement faibles. Les applications envisageables sont restreintes à des débits typiquement inférieurs à 200 b/s.Enfin nous nous sommes intéressés aux détecteurs d'activité vocale dont l'effet peut-être très dommageable pour les signaux de données. Nous avons proposé une méthode permettant de contrer les VAD utilisés dans les réseaux GSM. Son principe consiste à rompre la stationnarité du spectre du signal modulé, stationnarité sur laquelle s'appuie le VAD pour décider que le signal n'est pas de la parole

Les écoulements diphasiques en milieu poreux sont des phénomènes complexes et qui concernent de nombreux problèmes industriels. EDF travaille sur la faisabilité et la sécurité d'un stockage en couche géologique profonde de déchets nucléaires. Dans ce domaine la simulation des écoulements diphasiques en milieu poreux est particulièrement importante dans au moins trois domaines : tout d'abord lors de la phase de ventilation des galeries du stockage qui pourrait désaturer la roche présente et ainsi en modifier ses propriétés de rétention, mais également lors de la phase de resaturation des matériaux et enfin lors de l'arrivée de l'eau sur les parties métalliques contenues dans le stockage qui entraînera alors des phénomènes de corrosion et un dégagement d'hydrogène. Dans ce contexte, EDF souhaite se doter de méthodes numériques performantes et robustes ne nécessitant pas de conditions restrictives sur la forme des mailles. Ce travail s'inscrivant dans cette problématique, est consacré dans un premier temps au développement du schéma volumes finis SUSHI (Scheme Using Stabilization and Hybrid Interfaces) dans le code de mécanique d'EDF, Code_Aster afin de modéliser les écoulements diphasique en milieu poreux. Ce schéma a été développé en 2D et en 3D. Parallèlement une nouvelle formulation qui permet de traiter de manière uniforme les écoulements en milieu saturé et insaturé pour des problèmes miscibles et immiscibles est proposée. Différentes études modélisant des difficultés liées aux problématiques du stockage de déchets radioactifs en couches géologiques profondes ont été traitées. On peut citer l'étude d'un bi-matériau qui met en avant le ré-équilibrage capillaire d'un matériau par un autre possédant des propriétés et des conditions initiales en saturation très hétérogènes. On citera également l'étude de l'injection d'hydrogène dans un milieu initialement saturé en eau pure qui est tirée du benchmark " Ecoulement diphasique " proposé par le GNR MOMAS. Cette étude avait pour objectif de mettre en évidence le bon traitement de l'apparition d'une phase dans un milieu saturé et donc la pertinence de notre nouvelle formulation à traiter d'une manière unifié un problème d'écoulement saturé et un problème d'écoulement insaturé

Le message principal livré par ce manuscrit, qui constitue également le fil conducteur des activités techniques et scientifiques que nous présentons ici, est que les méthodes mathématiques avancées, en particulier issues du domaine des probabilités et de la statistique sont nécessaires pour la résolution de problèmes d'ingénierie. Ces méthodes, pas toujours familières aux ingénieurs, deviennent de plus en plus indispensables dans la pratique industrielle. Le but de ce document est aussi de résumer et de mettre en valeur un certain nombre de contributions personnels a différents problèmes techniques et scientifiques. Ces contributions sont de nature différente : (i) méthodologiques : adapter, améliorer ou critiquer l'utilisation de méthodes et outils, (ii) techniques : résoudre des problèmes spécifiques d'ingénierie, (iii) managériales : organiser et piloter projets et activités de R&D. Malgré la diversité des méthodes, outils, domaines d'application et nature des contributions apportées, tous ces travaux restent dans un cadre cohérent : l'amélioration des études d'ingénierie à l'aide de méthodes mathématiques avancées pour traiter les incertitudes et recommander des décisions.

Le rôle des outils numériques dans les situations d'enseignement-apprentissage est analysé du point de vue des savoirs en jeu en éducation technologique. Leur impact dans les processus de transmission et appropriation est appréhendé au travers de l'analyse de l'activité des enseignants.

Cette thèse porte sur l'usage du dictionnaire général français monolingue dans l'enseignement primaire. Cet usage, aujourd'hui banal, est-il ancien ? Depuis quand le dictionnaire a-t-il sa place dans l'enseignement ? Au XXIe siècle, de quels dictionnaires s'agit-il ? Sont-ils couramment consultés par les enseignants et les élèves ? Quel rôle jouent-ils dans l'apprentissage de la langue maternelle ? Quelle place occupent les outils numériques ? Pour tenter de répondre à ces questions, cette étude s'organise en trois parties consacrées, respectivement, à l'institutionnalisation de l'enseignement primaire ; à l'adaptation des premiers dictionnaires à cet enseignement ; à l'usage actuel du dictionnaire à l'école. Ces trois parties sont précédées d'un préambule qui s'attache à la définition du dictionnaire, à son élaboration et à son histoire. Il est toujours tenu compte du contexte historique, sans négliger les rapprochements contemporains, notamment géographiques. La conclusion dresse un bilan des efforts accomplis et ouvre des perspectives. À cette thèse sont jointes plusieurs annexes : textes de lois, listes de dictionnaires chronologiquement ou thématiquement classés, extraits de rapports officiels, tableaux comparatifs..

Le sujet de cette thèse est le développement de méthodes pour la découverte automatique des propriétés des variables numériques d'un programme. Nous nous plaçons dans le cadre de l'interprétation abstraite et introduisons plusieurs nouveaux domaines numériques, dont celui des octogones, de coût et de précision intermédiaires entre les domaines non relationnels (peu précis) et relationnels (coûteux) existants. Nous présentons leur adaptation à l'analyse des nombres à virgule flottante, jusqu'à présent limitée aux domaines non relationnels. Enfin, nous présentons les méthodes génériques de linéarisation et de propagation symbolique améliorant leur précision pour un surcoût réduit. Les méthodes introduites dans cette thèse ont été intégr! ées à l'analyseur Astrée et appliquées à la preuve d'absence d'erreurs dans le logiciel embarqué critique de commande de vol des avions Airbus A340, justifiant ainsi l'intérêt de nos méthodes pour des cadres d'applications réelles.

L’accélération des changements techniques et l’intégration des TIC dans la vie quotidienne renouvellent la problématique de la formation à l’ère du numérique. Il est largement admis aujourd’hui que les technologies transforment les pratiques sociales à un rythme exponentiel, mais il est cependant moins reconnu que ce sont les personnes elles-mêmes qui façonnent les usages en fonction de leurs goûts ou leurs intérêts. Or la logique de l’usager et les pratiques de détournement des outils techniques confirment cette place centrale de l’acteur dans l’exploitation finale des ressources (Perriault, 2008). Parallèlement un mouvement de recherche dévoile le fait que les personnes n’apprennent pas que dans les lieux formels de formation (Brougère & Ulmann, 2010 ; Carre & Charbonnier, 2003). Ces mutations ouvrent des perspectives de transformation radicale des pratiques d’apprentissage qui nous ont amenée à réfléchir à la question centrale des usages des ressources numériques chez les jeunes en partant du « comment » des usages (De Certeau, 1980 ; Perriault, 1989 ; Proulx, 2005) pour essayer de comprendre le « pourquoi » des pratiques (Lahire, 2012). Notre recherche utilise le principe de la triangulation des méthodes : une première démarche de nature web documentaire a permis d'établir une synthèse du rapport des jeunes au numérique. La seconde, qualitative, menée auprès de 12 jeunes de 15, 20 et 25 ans, nous a permis d’établir, des portraits numériques et de les confronter à l’observation de pratiques : recherche sur le web, Serious Game, module e-Learning et jeu vidéo. La troisième démarche, quantitative, repose sur deux études conduites à partir de questionnaires numériques. L’un a réuni un corpus de 845 répondants de 15 à 78 ans, de toutes origines sociales et l’autre, 51 jeunes de 18 à 24 ans sortis du système éducatif intégrés dans des Ecoles de la deuxième chance. Les conclusions de ce travail de recherche portent sur le rôle des contextes numériques familiaux, des dynamiques personnelles d’usage et des pratiques d’autoformation numérique, dans l’essor de conduites d’apprenance tout au long de la vie. / The acceleration of technical change and integration of information and communication technologies in everyday life renew the issue of learning and training in the digital age. Although it is now widely accepted that technology is changing social practice at an exponential rate, it is less known that the people themselves play an essential role in shaping the uses of such tools according to their tastes or interests. However the notion of “user’s logic” and practices of diverting technological tools from their original purpose both confirm the actor’s essential role in the final use of the resource (Perriault, 2008). Simultaneously, a consistent research trend on both sides of the Atlantic confirms that people do not learn only in formal training situations (Brougère & Ulmann, 2010 ; Carre & Charbonnier, 2003). These changes provide opportunities for a radical transformation of training and learning practice that led us to investigate the central question of the uses of digital resources among young people by starting with the "how" of uses (De Certeau, 1980 ; Perriault, 1989 et Proulx, 2005) in order to understand the “why” of social practice (Lahire, 2012). Our research uses the principle of methodological triangulation: first, a web-based documentary search allowed us to draw an initial picture of young people’s relation to digital resources. The second, qualitative enquiry was conducted with 12 young people of 15, 20 and 25 years of age. It has enabled us to establish “digital portraits” and link them to the observation of actual practice, using 4 artifacts (web search, serious game, e-learning program and digital game). The third approach was based on two quantitative studies conducted with Internet-based questionnaires. The first study gathered a corpus of 845 people from 15 to 78 years from all social backgrounds and the second, a group of 51 underprivileged respondents from 18 to 24 years of age, enrolled in “Second Chance Schools”. The findings of this research underline the role of family contexts with regard to technology, the personal dynamics of digital uses and the growing importance of digital self-directed learning in promoting learning readiness in today’s society.

Les travaux de cette thèse, réalisés au sein de l’équipe CLEF/DMFN de l’ONERA (Office National d’ Etudes et de Recherches Aérospatiales) en partenariat avec le laboratoire DynFluid et le CIRT (Consortium Industrie-Recherche en Turbomachines) s’inscrivent dans une demarche d’amélioration des outils de simulations pour les turbomachines. Compte tenu de ce contexte, l’objectif de cette étude est de développer de nouvelles méthodes pour le traitement des raccords non coincidents dans les turbomachines qui soit à la fois d’ordre elevé et conservatifs. Les développements proposés sont validés et composés de configurations de difficulté croissante. / A high-order and conservative method is developed for the numerical treatment of interface conditions in patched grids, based on the use of a ctitious grid methodology. The proposed approach is compared with a non-conservative interpolation of the state variables from the neighbouring domain for selected internal fow problems.

L’époque de réionisation (EoR) est une phase de grands changements qu’a subit l’Univers dans son premier milliard d’années. Suite à l’apparition des premières étoiles et à l’émission de photons énergétique par ces dernières, l’hydrogène a été réionisé. Cette transition a eu un impact sur la formation des galaxies. J’ai activement participé au développement d’EMMA, un code de simulation numérique ayant pour objectif d’étudier les processus à l’œuvre durant l’EoR. J’ai développé et implémenté un modèle de formation et d’évolution stellaire. Ces travaux ont contribué à la réalisation d’une simulation dédiée à l’étude de l’EoR parmi les plus grosses réalisées à l’heure actuelle. J’ai contribué au développement d’outils dédiés à l’exploration de simulations de ce type. J’ai étudié la façon dont le rayonnement s’échappe des galaxies en fonction des paramètres du modèle stellaire, et montré que les supernovæ peuvent augmenter la fraction de photons libérés. J’ai également étudié la propagation des fronts d’ionisation et montré qu’il était possible de réduire la vitesse de la lumière par trois (et ainsi diminuer le temps de calcul du transfert du rayonnement par 3), tout en conservant des résultats corrects ? / The epoch of reionization (EoR) is a phase of big changes in the first billion years of the Universe history. After the apparition of the first stars and the emission of energetic radiation by thoses ones, the hydrogen was reionized. This transition has an impact on the galaxies formations. I was part of the development team of EMMA, a numerical simulation code who aimed to study the processes happening during the EoR. I developed and implement a stellar formation and evolution model. These works contributed to the realisation of one of the biggest simulation dedicated to the study of the EoR yet. I contribute to the development of a tool dedicated to the exploration of this kind of simulations. I study how the radiation escaped the galaxies as a function of the parameters of the stellar model, and showed that supernovae could increase the ratio of escaping photon. I also studied the ionization fronts propagation and showed that the speed of light could be reduced by a factor 3 (and then divide the computational cost of the radiative transfer by 3), while keeping corrects results .

Les FPGA (Field Programmable Gate Arrays) constituent un type de circuit reprogrammable qui, sous certaines conditions, peuvent avoir de meilleures performances que les microprocesseurs classiques. Les FPGA utilisent le circuit comme paradigme de programmation, ce qui permet d'effectuer des calculs parallèles propres à l'application visée. Ils permettent aussi d’atteindre l’efficacité arithmétique: un bit ne doit être calculé que s'il est utile dans le résultat final. Pour ce faire, l’arithmétique utilisée par les FPGA ne peut se limiter qu’à des fonctions conçues pour les microprocesseurs. Cette thèse se propose d’étudier les méthodes pour l’implémentation des fonctions gros-grain pour les FPGA à travers trois voies. De nouvelles méthodes pour évaluer des fonctions trigonométriques, telles que le sinus, cosinus et arc tangente ont été développés dans cette thèse. Chaque méthode est optimisée dans son contexte, de la manière la plus flexible et la plus souple possible. Pour que les méthodes aboutissent à leur efficacité arithmétique, il est nécessaire de procéder à une analyse d'erreurs, ainsi qu’à un choix attentif des paramétrés de la méthode et à une fine compréhension des algorithmes utilisés. Les filtres numériques constituent une famille importante d’opérateurs arithmétiques qui rassemble des fonctions élémentaires. Ils peuvent être spécifiés à un niveau élevé d'abstraction, à travers une fonction de transfert avec des contraintes sur le rapport signal/bruit. Ils peuvent être ensuite implémentés comme des chemins de données basés sur des additions et des multiplications. Le principal résultat est donc une méthode qui transforme une spécification de haut niveau en une implémentation d’une façon automatique. La première étape se rapporte au développement d'une méthode pour le calcul des produits par des constantes. Des filtres FIR et IIR peuvent être construits à l'aide de cette brique de base. Pour que les opérateurs arithmétiques atteignent leur performance maximale, on a besoin d’un pipeline correspondant au contexte donné. Même si les connaissances du développeur s’avèrent d’un grand avantage pendant le processus de création d'un pipeline d'un chemin de données, cette étape demeure complexe et facilement susceptible à des erreurs. Une méthode automatique, contrôlée par le développeur a dont été développée. Cette thèse fournit un générateur des opérateurs arithmétiques de haute qualité près à l'emploi, et qui propagent le domaine des calculs sur des FPGA à un pas plus proche de l’adoption générale. Les cœurs arithmétiques font partie d'un générateur open-source, où les fonctions peuvent être décrites par une spécification de haut niveau, comme par exemple une formule mathématique. / Field-Programmable Gate Arrays (FPGAs) have been shown to sometimes outperform mainstream microprocessors. The circuit paradigm enables efficient application-specific parallel computations. FPGAs also enable arithmetic efficiency: a bit is only computed if it is useful to the final result. To achieve this, FPGA arithmetic shouldn’t be limited to basic arithmetic operations offered by microprocessors. This thesis studies the implementation of coarser operations on FPGAs, in three main directions: New FPGA-specific approaches for evaluating the sine, cosine and the arctangent have been developed. Each function is tuned for its context and is as versatile and flexible as possible. Arithmetic efficiency requires error analysis and parameter tuning, and a fine understanding of the algorithms used. Digital filters are an important family of coarse operators resembling elementary functions: they can be specified at a high level as a transfer function with constraints on the signal/noise ratio, and then be implemented as an arithmetic datapath based on additions and multiplications. The main result is a method which transforms a high-level specification into a filter in an automated way. The first step is building an efficient method for computing sums of products by constants. Based on this, FIR and IIR filter generators are constructed. For arithmetic operators to achieve maximum performance, context-specific pipelining is required. Even if the designer’s knowledge is of great help when building and pipelining an arithmetic datapath, this remains complex and error-prone. A user-directed, automated method for pipelining has been developed. This thesis provides a generator of high-quality, ready-made operators for coarse computing cores, which brings FPGA-based computing a step closer to mainstream adoption. The cores are part of an open-ended generator, where functions are described as high-level objects such as mathematical expressions.