L'utilisation du territoire est régie par différents mécanismes que nous pourrions nommer géorèglementations comme par exemples les plans d'urbanisme, les permis de construire ou le zonage. La géorèglementation, en anglais, on parle de Land-use Regulation (LuR), permet d'imposer ou d'influencer l'utilisation d'un territoire dans le but d'atteindre des objectifs de politique publique. Qu'on le veule ou pas, la géorèglementation est nécessaire car elle permet de consolider une saine gestion des ressources, elle aide à la conservation et au développement du territoire, elle fournit un cadre législatif important pour assurer la sécurité et le bon fonctionnement pour l'accès et l'utilisation harmonieuse du territoire. La géorèglementation s'applique donc sur un territoire, où les composantes spatiales, comme la géométrie des éléments, sont primordiales. Il faudra par exemple tenir compte des marges de recul (donc distance) lors de la construction d'une maison, d'une superficie maximale de construction, etc. Ces composantes spatiales du territoire et son occupation peuvent également faire intervenir la 3e dimension comme la profondeur, la hauteur ou encore le volume. La pratique et la littérature montrent que la géorèglementation est actuellement principalement décrite dans des documents de planification et des lignes directrices, dont certains peuvent inclure une représentation spatiale en 2D (i.e. des cartes). On retrouve parfois de coupes transversales en 2D pour représenter l'étendue 2D/3D des LuRs. Cette manière de travailler à partir de document manuscrit et de plans 2D présente des lacunes importantes. Elle limite la possibilité d'avoir une compréhension complète et adéquate de l'étendue 3D des LuRs et donc dans la prise de décision, comme par exemple, la détection de conflits potentiels dans la délivrance de permis de construire ou d'aménagement. De plus, l'application et donc la validation de ces géorèglementations à partir de documents descriptifs prend du temps et laisse place à la subjectivité, ce qui peut conduire à de mauvaises décisions. Les autorités en matière de planification territoriale devraient avoir accès à toutes les informations et à toutes les représentations spatiales requises pour évaluer les LuRs et détecter les conflits potentiels. Force est de constater, que ce n'est pas le cas actuellement, et que même si des modèles 3D de bâtiments (BIM) ou de ville (CityGML) ont vu le jour, ils ne sont pas intégrés dans ces processus de géorèglementation. Cette recherche doctorale est dédiée à la conception et au développement d'un cadre de référence pour la modélisation géométrique 3D des LuRs, leur intégration dans le contexte des modèles de ville 3D et la détection automatique des conflits spatio-sémantiques potentiels lors de la validation des LuRs. Ce cadre de référence vise donc à soutenir les autorités en matière d'application de géorèglementations. La recherche se décline en cinq sous-objectifs soit 1) proposer un inventaire des différents LuRs 3D en précisant leurs composantes 3D/verticales, 2) proposer une classification fonctionnelle basée sur l'ampleur des conflits potentiels des LuRs 3D pour soutenir la prise de décision des autorités, 3) modéliser les LuRs en 3D puis les combiner avec d'autres sources d'information (ex. BIM, CityGML et cartes de zonage), 4) détecter les conflits spatiaux et sémantiques potentiels qui pourraient survenir entre les LuRs modélisés et les objets physiques comme les éléments de construction et, 5) concevoir et développer une preuve de faisabilité. Parmi plus de 100 de géorèglementations 2D/3D passés en revue, 18 de géorèglementations 3D sont inventoriées et discutées en profondeur. Par la suite, pour chacune de ces géorèglementations, les informations et paramètres requis pour leur modélisation 3D automatique sont établis. L'approche proposée permet l'intégration de la modélisation 3D de ces géorèglementations à des modèles de villes et de bâtiments 3D (par exemple, BIM, CityGML et le zonage). Enfin, la thèse fournie un cadre procédurale pour vérifier automatiquement si les géorèglementations 3D viennent en conflit avec des éléments de bâtis planifiés. La preuve de faisabilité est un prototype Web basée sur une étude de cas axée sur le processus d'émission de permis de construire d'un bâtiment situé dans la ville de Melbourne, Victoria, Australie. Les géorèglementations 3D suivantes ont été modélisées et vérifiées : 1) limites de construction en hauteur, 2) exposition au soleil pour estimer l'efficacité énergétique du bâtiment, 3) limite des zones d'ombrage, 4) limites de l'impact sonore, 5) zonage de vue, 6) marges latérales et arrières, 7) marges de rue (côtés et frontaux), et 8) limites d'inondation. / The use and developments of land are regulated by utilising different mechanisms called Land-use Regulation (LuR) in various forms such as planning activities, zoning codes, permit requirements, or subdivision controls of cities. LuR makes it possible to impose or influence the use and development of land in order to achieve public policy objectives. Indeed, LuR is essential since it allows the appropriate reinforcement of resource management, contributes to the land protection and development, and provides a tangible legal framework to ensure safety and proper functioning for the harmonious access and use of land. LuRs applies to land, where the spatial components, such as the geometry of the elements, are essential. For example, setback and height limits (i.e., the distance) or different floors' gross area should be considered when owners/developers propose a new construction on their property. These spatial components of the land, its occupied elements (e.g., building elements), or LuR itself can comprise the third dimension (i.e., depth, height, or even volume). Literature and related works show that LuR is currently mainly described in planning documents and guidelines, some of which may include 2D spatial representation (i.e., maps) or 2D cross-sections to represent the LuRs' 2D/3D extent. This method (i.e., working on textual documents and 2D plans) has significant shortcomings in understanding the LuRs' 3D extent and in decision-making (e.g., detecting potential conflicts in issuing planning/building permits). Moreover, checking LuRs' descriptions inside the textual documents is time-consuming, and subjective which might lead to erroneous decisions. Planning authorities need to have access to all information and the spatial representation that is required to assess LuRs and detect their potential conflicts. Clearly, it is generally lacking and even if 3D models of buildings (e.g., BIM designs) or cities (e.g., CityGML) have emerged, they do not incorporate the concept of LuRs. This Ph.D. research follows qualitative engineering type of method that generally aims to propose a conceptual framework for modelling 3D LuRs geometrically as part of 3D city models and formalising geometric and semantic requirements for detecting LuRs' potential conflicts automatically to support planning authorities in the statuary planning phase. To achieve the general objective, five specific objectives are defined as: 1) to formulate an inventory of various 3D LuRs specifying their 3D/vertical components, 2) to propose a functional classification based on the magnitude of 3D LuRs' potential conflicts for supporting planning authorities' decision-making goals, 3) to model LuRs in 3D and then combine them with other sources of information (e.g., BIM, city models, and zoning maps), 4) to automate the detection of potential spatio-semantic conflicts that might arise between the modelled LuRs and physical objects like building elements, and 5) to design and develop proof of feasibility for modelling and verifying 3D LuRs automatically. Among more than one hundred 2D/3D reviewed LuRs, eighteen 3D LuRs are inventoried and discussed thoroughly. For each of these LuRs, the research work identifies and proposes the required information (as level of information need) by considering both geometries and semantics to combine modelled LuRs with other sources of information (e.g., BIM, CityGML, and planning maps). Finally, the thesis proposes the level of information need considering requirements to verify 3D LuRs automatically for detecting potential conflicts using analytical rules (e.g., clash detection). The proof of feasibility is a web-based prototype based on a case study located in the City of Melbourne (where planning activities are under the control of authorities in the state of Victoria, Australia) focusing on the planning permit process. The following 3D LuRs were modelled and verified: 1) building height limits, 2) energy efficiency protection, 3) overshadowing open space, 4) noise impacts, 5) overlooking, 6) side and rear setbacks, 7) street setbacks (side and front), and 8) flooding limits.

Cette thèse se penche sur les problèmes de décisions devant être prises de manière séquentielle au sein d'un environnement aléatoire. Lors de chaque étape d'un tel problème décisionnel, une alternative doit être sélectionnée parmi un ensemble d'alternatives. Chaque alternative possède un gain moyen qui lui est propre et lorsque l'une d'elles est sélectionnée, celle-ci engendre un gain aléatoire. La sélection opérée peut suivre deux types d'objectifs.<p>Dans un premier cas, les tests viseront à maximiser la somme des gains collectés. Un juste compromis doit alors être trouvé entre l'exploitation et l'exploration. Ce problème est couramment dénommé dans la littérature scientifique "multi-armed bandit problem".<p>Dans un second cas, un nombre de sélections maximal est imposé et l'objectif consistera à répartir ces sélections de façon à augmenter les chances de trouver l'alternative présentant le gain moyen le plus élevé. Ce deuxième problème est couramment repris dans la littérature scientifique sous l'appellation "selecting the best".<p>La sélection de type gloutonne joue un rôle important dans la résolution de ces problèmes de décision et opère en choisissant l'alternative qui s'est jusqu'ici montrée optimale. Or, la nature généralement aléatoire de l'environnement rend incertains les résultats d'une telle sélection. <p>Dans cette thèse, nous introduisons une nouvelle quantité, appelée le "gain espéré d'une action gloutonne". Sur base de quelques propriétés de cette quantité, de nouveaux algorithmes permettant de résoudre les deux problèmes décisionnels précités seront proposés.<p>Une attention particulière sera ici prêtée à l'application des techniques présentées au domaine de la sélection de modèles en l'apprentissage artificiel supervisé. <p>La collaboration avec le service d'anesthésie de l'Hôpital Erasme nous a permis d'appliquer les algorithmes proposés à des données réelles, provenant du milieu médical. Nous avons également développé un système d'aide à la décision dont un prototype a déjà été testé en conditions réelles sur un échantillon restreint de patients. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

A swarm intelligence system is a type of multiagent system with the following distinctive characteristics: (i) it is composed of a large number of agents, (ii) the agents that comprise the system are simple with respect to the complexity of the task the system is required to perform, (iii) its control relies on principles of decentralization and self-organization, and (iv) its constituent agents interact locally with one another and with their environment. <p><p>Interactions among agents, either direct or indirect through the environment in which they act, are fundamental for swarm intelligence to exist; however, there is a class of interactions, referred to as "interference", that actually blocks or hinders the agents' goal-seeking behavior. For example, competition for space may reduce the mobility of robots in a swarm robotics system, or misleading information may spread through the system in a particle swarm optimization algorithm. One of the most visible effects of interference in a swarm intelligence system is the reduction of its efficiency. In other words, interference increases the time required by the system to reach a desired state. Thus, interference is a fundamental problem which negatively affects the viability of the swarm intelligence approach for solving important, practical problems.<p><p>We propose a framework called "incremental social learning" (ISL) as a solution to the aforementioned problem. It consists of two elements: (i) a growing population of agents, and (ii) a social learning mechanism. Initially, a system under the control of ISL consists of a small population of agents. These agents interact with one another and with their environment for some time before new agents are added to the system according to a predefined schedule. When a new agent is about to be added, it learns socially from a subset of the agents that have been part of the system for some time, and that, as a consequence, may have gathered useful information. The implementation of the social learning mechanism is application-dependent, but the goal is to transfer knowledge from a set of experienced agents that are already in the environment to the newly added agent. The process continues until one of the following criteria is met: (i) the maximum number of agents is reached, (ii) the assigned task is finished, or (iii) the system performs as desired. Starting with a small number of agents reduces interference because it reduces the number of interactions within the system, and thus, fast progress toward the desired state may be achieved. By learning socially, newly added agents acquire knowledge about their environment without incurring the costs of acquiring that knowledge individually. As a result, ISL can make a swarm intelligence system reach a desired state more rapidly. <p><p>We have successfully applied ISL to two very different swarm intelligence systems. We applied ISL to particle swarm optimization algorithms. The results of this study demonstrate that ISL substantially improves the performance of these kinds of algorithms. In fact, two of the resulting algorithms are competitive with state-of-the-art algorithms in the field. The second system to which we applied ISL exploits a collective decision-making mechanism based on an opinion formation model. This mechanism is also one of the original contributions presented in this dissertation. A swarm robotics system under the control of the proposed mechanism allows robots to choose from a set of two actions the action that is fastest to execute. In this case, when only a small proportion of the swarm is able to concurrently execute the alternative actions, ISL substantially improves the system's performance. / Doctorat en Sciences de l'ingénieur / info:eu-repo/semantics/nonPublished

La participation des parties prenantes (PPP) vise à impliquer celles-ci dans les processus de prise de décision concernant des projets affectant leurs communautés. Traditionnellement, les processus de participation des parties prenantes (PPPP) se maintenaient à travers des assemblées et des forums de discussion physiques permettant de rassembler les parties prenantes, de collecter et d'analyser leurs opinions pour aider les décideurs dans leur prise de décision. Ces dernières années, l'évolution des technologies de l'information (TI) et leur prolifération dans la société ont donné lieu au concept émergent de la participation électronique ou la e-Participation. Il s'agit de nouvelles formes de participation basées sur les technologies de l'information tel que les blogs, les plateformes participatives et les réseaux sociaux. La PPP est une notion en constante évolution et a reçu une attention considérable de la part des praticiens et des chercheurs dans différents domaines et disciplines. Cependant, peu de recherches se sont intéressées à la compréhension multidisciplinaire des PPPP et de la valeur que revêtent les données collectées à travers ces PPPP. Cette thèse contribue à la littérature de la PPP en offrant une meilleure compréhension globale du concept de la PP, de ses enjeux multidisciplinaires et de la valeur que revête les données collectées à travers les PPPP. Cette thèse est structurée en deux articles et un chapitre. Le premier article de cette thèse vise à offrir une meilleure compréhension des enjeux multidisciplinaires auxquels les PPPP font face. À l'appui d'une revue systématique de la littérature analysant 191 articles de recherche, cet article met en exergue que les PPP font face à des enjeux : « administratifs », « éthiques », « politiques », « légaux », « technologiques », « sociaux des parties prenantes », « économiques », « socio-économiques » et « d'efficience et d'efficacité ». De plus, l'article démontre que les PPPP œuvrent à l'intérieur de quatre principales dimensions qui sont « la gouvernance », « l'application », « les parties prenantes » et « la société » et que ces dimensions sont interreliées et sont influencées les unes par les autres. Dans ce contexte, l'évolution vers des PPP qui sont plus efficaces et plus résilientes envers ces enjeux requerrait une prise de conscience de ces dimensions d'enjeux et des efforts de collaboration multidisciplinaire entre la recherche et la pratique. Le deuxième article se concentre sur l'enjeu spécifique du « contexte de vie des parties prenantes » et rend compte de la manière dont les parties prenantes expriment, de façon implicite ou explicite, leurs contextes de vie dans leurs commentaires de participation. Par une analyse qualitative des données de participation provenant de quatre études de cas dans deux pays différents, cet article identifie un ensemble de patrons, appelés aussi « patterns », sémantiques, spatiaux et temporels permettant l'identification du contexte de vie des parties prenantes à partir des données des PPPP. L'identification et la compréhension des patrons que les parties prenantes expriment dans leurs commentaires pour représenter leurs contextes de vie visent à renforcer l'influence des parties prenantes sur les décisions découlant des PPP dans lesquelles ces dernières étaient impliquées. De plus, l'article propose un modèle conceptuel démontrant l'importance pour les décideurs de capturer et d'analyser les patrons sémantique, spatial et temporel dans les données des PPPP afin de favoriser une prise de décision cohérente et réactive aux contextes de vie des parties prenantes. Finalement, l'article souligne le rôle que jouent les technologies de l'information pour l'identification de ces patrons. Le troisième chapitre offre une meilleure compréhension de l'identification automatique des dimensions sémantique, spatiale et temporelle du contexte de vie des parties prenantes dans les PPP. En se basant sur une analyse théorique, ce chapitre utilise la théorie des affordances et la théorie du réalisme critique pour offrir une conceptualisation des affordances et des fonctionnalités technologiques correspondantes qui sont nécessaires pour l'identification automatique des patterns sémantiques, spatiaux et temporels dans les futures technologies participatives. / Stakeholders participation (SP) aims to involve stakeholders in decision-making processes regarding projects affecting their communities. Traditionally, stakeholders' participation processes (SPPs) were maintained through meetings and physical discussion forums to bring together stakeholders and collect their opinions to help decision-makers in taking their decisions. In recent years, the evolution of information technologies (IT) and their proliferation in society have given rise to the emerging concept of electronic participation or e-Participation. These are new forms of participation based on information technologies such as blogs, participatory platforms and social networks. SP is an ever-evolving concept and has received considerable attention from researchers in different fields and disciplines. However, little research has focused on the multidisciplinary understanding of SPPs and the value of the data collected through these SPPs. This thesis contributes to the SPPs literature by offering a better global understanding of the concept of SP, its multidisciplinary issues and the value of the data collected through SPPs. This thesis is structured in two articles and one chapter. The first article of this thesis aims to provide a better understanding of the multidisciplinary issues that SPPs face. Based on a systematic literature review of 191 research papers, this article aims to review, categorize, and offer a better understanding of the different issues that stakeholders' participation processes (SPPs) can have. This paper has two main contributions. First, it presents a typology of issues that is organized in nine categories: economic, efficiency and effectiveness, ethical, legislative, political, administration, socioeconomic, stakeholders and social, and technology. Second, it proposes a conceptual model of SPPs dimensions of issues. The conceptual model demonstrates that SPPs work within four main dimensions which are "governance", "application", "stakeholders" and "society" and that these dimensions are interrelated and are influenced by each other. The second article focuses on the specific issue of the "stakeholders' living context identification" and attempts to account for how stakeholders implicitly identify their living contexts in their participation comments. Through a qualitative analysis of participation data from four case studies in two different countries, this article identifies a set of semantic, spatial and temporal patterns allowing the contextualization of data collected through SPPs. Moreover, a conceptual model for the identification of the living contexts in SPPs data is proposed. This conceptual model emphasizes the importance for decision-makers to capture and understand semantic, spatial and temporal patterns in SPPs data in order to ensure a decision-making that is consistent and responsive to stakeholders' living contexts. Finally, the article highlights the role that information technology plays in identifying these patterns. The third chapter attempts to provide a better understanding of the automatic identification of the semantic, spatial and temporal dimensions of the living contexts of stakeholders in SPPs. Based on a theoretical analysis, this chapter uses the theory of affordances and the theory of critical realism to offer a conceptualization of affordances and their corresponding information technology functionalities that are necessary for the automatic identification of semantic, spatial and temporal patterns in future participation tools.

In this thesis, we use evolutionary robotics techniques to automatically design and synthesise<p>behaviour for groups of simulated and real robots. Our contribution will be on<p>the design of non-trivial individual and collective behaviour; decisions about solitary or<p>social behaviour will be temporal and they will be interdependent with communicative<p>acts. In particular, we study time-based decision-making in a social context: how the<p>experiences of robots unfold in time and how these experiences influence their interaction<p>with the rest of the group. We propose three experiments based on non-trivial real-world<p>cooperative scenarios. First, we study social cooperative categorisation; signalling and<p>communication evolve in a task where the cooperation among robots is not a priori required.<p>The communication and categorisation skills of the robots are co-evolved from<p>scratch, and the emerging time-dependent individual and social behaviour are successfully<p>tested on real robots. Second, we show on real hardware evidence of the success of evolved<p>neuro-controllers when controlling two autonomous robots that have to grip each other<p>(autonomously self-assemble). Our experiment constitutes the first fully evolved approach<p>on such a task that requires sophisticated and fine sensory-motor coordination, and it<p>highlights the minimal conditions to achieve assembly in autonomous robots by reducing<p>the assumptions a priori made by the experimenter to a functional minimum. Third, we<p>present the first work in the literature to deal with the design of homogeneous control<p>mechanisms for morphologically heterogeneous robots, that is, robots that do not share<p>the same hardware characteristics. We show how artificial evolution designs individual<p>behaviours and communication protocols that allow the cooperation between robots of<p>different types, by using dynamical neural networks that specialise on-line, depending on<p>the nature of the morphology of each robot. The experiments briefly described above<p>contribute to the advancement of the state of the art in evolving neuro-controllers for<p>collective robotics both from an application-oriented, engineering point of view, as well as<p>from a more theoretical point of view. / Doctorat en Sciences de l'ingénieur / info:eu-repo/semantics/nonPublished