Dans le problème de tournées avec gestion de stock ou "Inventory Routing Problem" (IRP), le fournisseur a pour mission de surveiller les niveaux de stock d'un ensemble de clients et gérer leur approvisionnement en prenant simultanément en compte les coûts de transport et de stockage. Etant données les nouvelles exigences de développement durable et de transport écologique, nous étudions l'IRP sous une perspective énergétique, peu de travaux s'étant intéressés à cet aspect. Plus précisément, la thèse identifie les facteurs principaux influençant la consommation d'énergie et évalue les gains potentiels qu'une meilleure planification des approvisionnements permet de réaliser. Un problème relatif à l'approvisionnement en composants de chaînes d'assemblage d'automobiles est tout d'abord considéré pour lequel la masse transportée, la dynamique du véhicule et la distance parcourue sont identifiés comme les principaux facteurs impactant la consommation énergétique. Ce résultat est étendu à l'IRP classique et les gains potentiels en termes d'énergie sont analysés. Un problème industriel de tournées avec gestion de stock est ensuite étudié et résolu, notamment à l'aide d'une méthode de génération de colonnes. Ce problème met en évidence les limitations du modèle IRP classique, ce qui nous a amené à définir un modèle d'IRP plus réaliste. Finalement, une méthode de décomposition basée sur la relaxation lagrangienne est développée pour la résolution de ce problème dans le but de minimiser la consommation énergétique / The thesis studies the Inventory Routing Problem (IRP) with explicit energy consideration. Under the Vendor Managed Inventory (VMI) model, the IRP is an integration of the inventory management and routing, where both inventory storage and transportation costs are taken into account. Under the new sustainability paradigm, green transport and logistics has become an emerging area of study, but few research focus on the ecological aspect of the classical IRP. Since the classical IRP concentrates solely on the economic benefits, it is worth studying under the energy perspective. The thesis gives an estimation of the energetic gain that a better supplying plan can provide. More specifically, this thesis integrates the energy consumption into the decision of the inventory replenishment and routing. It starts with a part supplying problem in car assembly lines, where the transported mass, the vehicle dynamics and the travelled distance are identified as main energy influencing factors. This result is extended to the classical IRP with energy objective to show the potential energy reduction that can be achieved. Then, an industrial challenge of IRP is presented and solved using a column generation approach. This problem put the limitations of the classical IRP model in evidence, which brings us to define a more realistic IRP model on a multigraph. Finally, a Lagrangian relaxation method is presented for solving this new model with the aim of energy minimization.

Dans cette thèse nous proposons de nouveaux algorithmes d'analyse vidéo. La première contribution de cette thèse concerne le domaine de la segmentation de vidéos avec pour objectif d'obtenir une segmentation dense et spatio-temporellement cohérente. Nous proposons de combiner les aspects spatiaux et temporels d'une vidéo en une seule notion, celle de Fibre. Une fibre est un ensemble de trajectoires qui sont spatialement connectées par un maillage. Les fibres sont construites en évaluant simultanément les aspects spatiaux et temporels. Par rapport a l’état de l'art une segmentation de vidéo a base de fibres présente comme avantages d’accéder naturellement au voisinage grâce au maillage et aux correspondances temporelles pour la plupart des pixels de la vidéo. De plus, cette segmentation à base de fibres a une complexité quasi linéaire par rapport au nombre de pixels. La deuxième contribution de cette thèse concerne le suivi d'objets multiples. Nous proposons une approche de suivi qui utilise des caractéristiques des points suivis, la cinématique des objets suivis et l'apparence globale des détections. L'unification de toutes ces caractéristiques est effectuée avec un champ conditionnel aléatoire. Ensuite ce modèle est optimisé en combinant les techniques de passage de message et une variante de processus ICM (Iterated Conditional Modes) pour inférer les trajectoires d'objet. Une troisième contribution mineure consiste dans le développement d'un descripteur pour la mise en correspondance d'apparences de personne. Toutes les approches proposées obtiennent des résultats compétitifs ou meilleurs (qualitativement et quantitativement) que l’état de l'art sur des base de données. / In this thesis we propose novel algorithms for video analysis. The first contribution of this thesis is in the domain of video segmentation wherein the objective is to obtain a dense and coherent spatio-temporal segmentation. We propose joining both spatial and temporal aspects of a video into a single notion Fiber. A fiber is a set of trajectories which are spatially connected by a mesh. Fibers are built by jointly assessing spatial and temporal aspects of the video. Compared to the state-of-the-art, a fiber based video segmentation presents advantages such as a natural spatio-temporal neighborhood accessor by a mesh, and temporal correspondences for most pixels in the video. Furthermore, this fiber-based segmentation is of quasi-linear complexity w.r.t. the number of pixels. The second contribution is in the realm of multiple object tracking. We proposed a tracking approach which utilizes cues from point tracks, kinematics of moving objects and global appearance of detections. Unification of all these cues is performed on a Conditional Random Field. Subsequently this model is optimized by a combination of message passing and an Iterated Conditional Modes (ICM) variant to infer object-trajectories. A third, minor, contribution relates to the development of suitable feature descriptor for appearance matching of persons. All of our proposed approaches achieve competitive and better results (both qualitatively and quantitatively) than state-of-the-art on open source datasets.

Le procédé de fabrication de mélanges (PM) consiste à déterminer les proportions optimales à mélanger d'un ensemble de composants de façon que le produit obtenu satisfasse un ensemble de spécifications sur leurs propriétés. Deux caractéristiques importantes du problème de mélange sont les bornes dures sur les propriétés du mélange et l'incertitude répandue dans le procédé. Dans ce travail, on propose une méthode pour la production de mélanges robustes en temps réel qui minimise le coût de la recette et la sur-qualité du mélange. La méthode est basée sur les techniques de l'Optimisation Robuste et sur l'hypothèse que les lois des mélange sont linéaires. On exploite les polytopes sous-jacents pour mesurer, visualiser et caractériser l'infaisabilité du PM et on analyse la modification des bornes sur les composants pour guider le procédé vers le ``meilleur`` mélange robuste. On propose un ensemble d'indicateurs et de visualisations en vue d'offrir une aide à la décision. / The oil blending process (BP) consists in determining the optimal proportions to blend from a set of available components such that the final product fulfills a set of specifications on their properties. Two important characteristics of the blending problem are the hard bounds on the blend's properties and the uncertainty pervading the process. In this work, a real-time optimization method is proposed for producing robust blends while minimizing the blend quality giveaway and the recipe's cost. The method is based on the Robust Optimization techniques and under the assumption that the components properties blend linearly. The blending intrinsic polytopes are exploited in order to measure, visualize and characterize the infeasibility of the BP. A fine analysis of the components bounds modifications is conducted to guide the process towards the ``best`` robust blend. A set of indices and visualizations provide a helpful support for the decision maker.

Le codage parcimonieux permet la reconstruction d'un signal à partir de quelques projections linéaires de celui-ci, sous l'hypothèse que le signal se décompose de manière parcimonieuse, c'est-à-dire avec peu de coefficients, sur un dictionnaire connu. Le codage est simple, et la complexité est déportée sur la reconstruction. Après une explication détaillée du fonctionnement du codage parcimonieux, une présentation de quelques résultats théoriques et quelques simulations pour cerner les performances envisageables, nous nous intéressons à trois problèmes : d'abord, l'étude de conception d'un système permettant le codage d'un signal par une matrice binaire, et des avantages apportés par une telle implémentation. Ensuite, nous nous intéressons à la détermination du dictionnaire de représentation parcimonieuse du signal par des méthodes d'apprentissage. Enfin, nous discutons la possibilité d'effectuer des opérations comme la classification sur le signal sans le reconstruire. / Compressed sensing allows to reconstruct a signal from a few linear projections, under the assumption that the signal can be sparsely represented, that is, with only a few coefficients, on a known dictionary. Coding is very simple and all the complexity is gathered on the reconstruction. After more detailed explanations of the principle of compressed sensing, some theoretic resultats from literature and a few simulations allowing to get an idea of expected performances, we focusson three problems: First, the study for the building of a system using compressed sensing with a binary matrix and the obtained benefits. Then, we have a look at the building of a dictionary for sparse representations of the signal. And lastly, we discuss the possibility of processing signal without reconstruction, with an example in classification.

Dans cette thèse, nous avons étudié les méthodes de régularisation pour la résolution numérique de problèmes avec équilibres. Dans une première partie, nous nous sommes intéressés aux problèmes de complémentarité au travers de deux applications : les équations en valeur absolue et les problèmes de parcimonie. Dans une seconde partie, nous avons étudié les problèmes d'optimisation sous contraintes de .complémentarité. Après avoir définies des conditions d'optimalité pour ces problèmes nous avons proposé une nouvelle méthode de régularisation appelée méthode des papillons. A partir d'une étude de la résolution des sous-problèmes de la régularisation nous avons défini un algorithme avec des propriétés de convergence forte. Tout au long de ce manuscrit nous nous sommes concentrés sur les propriétés théoriques des algorithmes ainsi que sur leurs applications numériques. La dernière partie de ce document est consacrée aux résultats numériques des méthodes de régularisation. / In this thesis, we studied the regularization methods for the numerical resolution of problems with equilibria. In the first part, we focused on the complementarity problems through two applications that are the absolute value equation and the sparse optimization problem. In the second part, we concentrated on optimization problems with complementarity constraints. After studying the optimality conditions of this problem, we proposed a new regularization method, so-called butterfly relaxation. Then, based on an analysis of the regularized sub-problems we defined an algorithm with strong convergence property. Throughout the manuscript, we concentrated on the theoretical properties of the algorithms as well as their numerical applications. In the last part of this document, we presented numerical results using the regularization methods for the mathematical programs with complementarity constraints.

Cette thèse présente des travaux concernant des phénomènes d'invasion tumorale, aux échelles tissulaire et cellulaire. La première partie est consacrée à deux modèles mathématiques continus. Le premier est un modèle macroscopique de croissance d'un cancer du sein qui se focalise sur la description du passage du stade in situ au stade invasif. Basé sur des équations d'advection d'espèces cellulaires, il tient compte de la géométrie et de l'éventuelle dégradation des tissus, dans le cas où la tumeur produit des enzymes protéolytiques qui permettent l'invasion. Le second modèle concerne le phénomène d'invadopodia, à l'échelle de la cellule. C'est un problème d'interface mobile qui décrit le changement de morphologie des cellules pré-métastatiques qui leur permet de dégrader les tissus pour migrer dans le reste de l'organisme. Chacun de ces deux modèles tient compte des couplages forts inhérents au phénomènes biologiques en jeu.La seconde partie est consacrée aux méthodes numériques développées pour résoudre ces deux problèmes et surmonter les difficultés liées aux couplages et non linéarités. Elles sont construites sur grille cartésienne uniforme, à partir des différences finies et d'une version stabilisée de la méthode Ghost fluid. Leur particularité est de tirer pleinement parti des propriétés de superconvergence de la solution du problème de Poisson, spécifiquement étudiées afin d'aboutir à la résolution des problèmes de cancer du sein et d'invadopodia à l'ordre un ou deux, en fonction de la précision désirée. Cesméthodes peuvent également être utilisées pour résoudre d'autres problèmes d'interface mobile. / In this thesis, we present a study about phenomena of tumor invasion, at the tissues and cell scales.The first part is devoted to two continuous mathematical models. The first one is a macroscopic model for breast cancer growth, which focuses on the transition between the stage in situ and the invasive phase of growth. This model is based on advection equations for cellular species. The geometry and possible tissue damage are taken into account. Invasion occurs when the tumor cells produce proteolytic enzymes. The second model deals with the phenomenon of invadopodia, at the cell scale.This is a free boundary problem, which describes the change in morphology of pre-metastatic cells,enabling them to degrade the tissues and migrate into the rest of the body. Each of these models reflects the strong coupling of biological phenomena.The second part is devoted to numerical methods specifically developed to solve these problems and overcome coupling and nonlinearities. They are built on uniform Cartesian grids, thanks to the finite difference method, and a stabilized version of the Ghost fluid method. Their peculiarity is to take full advantage of superconvergence properties of the Poisson problem solution. These properties are specifically studied, leading to the first or second order numerical computation of the problems ofbreast cancer and invadopodia, depending on the desired accuracy. These methods can also be used to solve other free boundary problems.

Ce travail porte principalement sur la dynamique et les méthodes de détection des exoplanètes coorbitales. Nous appelons "coorbitale" toute configuration pour laquelle deux planètes orbitent avec le même moyen mouvement moyen autour d'une même étoile. Dans un premier temps, nous revisitons les résultats du cas coplanaire circulaire. Nous rappelons également que les variétés des coorbitaux circulaires et celle des coorbitaux coplanaires sont toutes deux invariantes par le flot du Hamiltonien moyen. Nous nous intéressons donc à ces deux cas particuliers. L'accent est mis sur le cas coplanaire (excentrique), où nous étudions l'évolution de familles d'orbites quasi-périodiques de dimension non maximale en fonction de l'excentricité des planètes. Nous montrons que la géométrie des ces familles dépend fortement de l'excentricité, ce qui entraine des changements de topologie importants dans l'ensemble de l'espace des phases à mesure que celle-ci augmente. Un chapitre est dédié à la détection des exoplanètes coorbitales. On y rappelle les différentes méthodes de détection adaptées au cas coorbital. On développe particulièrement le cas des vitesses radiales, ainsi que leur combinaison avec des mesures de transit. Enfin, on décrit une méthode permettant d'étudier l'effet de perturbations orbitales sur les résonances spin-orbite d'un corps indéformable. Nous appliquons cette méthode dans deux cas: le cas coorbital excentrique, et le cas circumbinaire. / This work focuses on the dynamics and the detection methods of co-orbital exoplanets. We call "co-orbital" any configuration in which two planets orbit with the same mean mean-motion around the same star. First, we revisit the results of the circular coplanar case. We also recall that the manifold associated to the coplanar case and the manifold corresponding to the circular case are both invariant by the flow of the averaged Hamiltonian. We hence study these two particular cases. We focus mainly on the coplanar case (eccentric), where we study the evolution of families of non-maximal quasi-periodic orbits parametrized by the eccentricity of the planets. We show that the geometry of these families is highly dependent on the eccentricity, which causes significant topology changes across the space of phases as the latter increases. A chapter is dedicated to the detection of co-orbital exoplanets. We recall the different detection methods adapted to the co-orbital case. We focus on the radial velocity technique, and the combination of radial velocity and transit measurements. Finally, we describe a method to study the effect of orbital perturbations on the spin-orbit resonances for a rigid body. We apply this method in two cases: the eccentric co-orbital case and the circumbinary case.

Une ontologie (ou base de connaissances) est une représentation formelle de connaissances sous la forme d'entités et de faits sur ces entités. Ces dernières années de nombreuses ontologies ont été développées dans des contextes académiques et industriels. Elles sont généralement définies à l’aide du langage forme lRDF et interrogées avec le langage de requêtes SPARQL. Une connaissance partielle du contenu et de la structure d’une ontologie peut amener les utilisateurs à exécuter des requêtes qui retournent un résultat vide de réponses, considéré comme insatisfaisant. Parmi les techniques d’interrogation coopératives développées pour résoudre ce problème se trouve la technique de relaxation de requêtes. Elle consiste à affaiblir les conditions exprimées dans les requêtes pour retourner des résultats alternatifs à l'utilisateur. En étudiant les travaux existants sur la relaxation de requêtes SPARQL nous avons constaté qu’ils présentent plusieurs limitations :(1) ils ne permettent pas de définir précisément la relaxation à effectuer tout en offrant la possibilité de contrôler le processus de relaxation (2) ils n’identifient pas les causes réelles d'échec de la requête formulée par l'utilisateur et (3) ils n’intègrent pas d’outils interactifs pour mieux exploiter les techniques de relaxation proposées. Pour répondre à ces limitations, ce travail de thèse propose un framework pour la relaxation de requêtes SPARQL. Ce framework inclut un ensemble d'opérateurs de relaxation des requêtes SPARQL permettant de relaxer incrémentalement des parties précises de la requête utilisateur tout en contrôlant la pertinence des réponses alternatives retournées par rapport aux besoins exprimés par l’utilisateur dans sa requête. Notre framework propose également plusieurs algorithmes qui identifient les causes d’échec de la requête utilisateur et les requêtes qui réussissent (c'est-à-dire, qui ont des résultats) ayant un nombre maximal de conditions de la requête initialement exprimée. Ces informations permettent à l’utilisateur de mieux comprendre pourquoi sa requête échoue et d’exécuter des requêtes qui retournent des résultats alternatifs.Enfin, notre framework propose des stratégies de relaxation qui élargissent les conditions de la requête utilisateur en s’appuyant sur les causes d’échec de celle-ci. Ces stratégies permettent de réduire le temps d’exécution du processus de relaxation par rapport à l’approche classique, qui consiste à exécuter les requêtes relaxées, en fonction de leur similarité avec la requête utilisateur, jusqu’à l’obtention d’un nombre satisfaisant de résultats alternatifs. Les contributions proposées dans ce framework ont été implémentées et validées par des scénarios et expérimentations basés sur le banc d'essai LUBM. Ils montrent l’intérêt de nos contributions par rapport à l'état de l'art. / Ontology (or Knowledge base) is a formal representation of knowledge as entities and facts related to these entities. In the past years, several ontologies have been developed in academic and industrial contexts.They are generally defined with RDF language and querying with SPARQL language. A partial knowledge of instances and schema of ontology may lead user to execute queries that result in empty answers, considered as unsatisfactory. Among cooperative querying techniques which have been developed to solve the problem of empty answers, query relaxation technique is the well-known and used. It aims at weakening the conditions expressed in the original query to return alternative answers to the user. Existing work on relaxation of SPARQL queries we suffer from many drawbacks : (1) they do not allow defining in precise way the relaxation to perform with the ability to control the relaxation process (2) they do not identify the causes of failure of the request expressed by the user and (3) they do not include interactive tools to better exploit the relaxation techniques proposed. To address these limitations, this thesis proposes an advanced framework forquery relaxation SPARQL. First, this framework includes a set of relaxation operators dedicated to SPARQLqueries, to incrementally relax specific parts of the user request while controlling the relevance of the alternative responses returned w.r.t. to the user needs expressed in his request. Our framework also provides both several algorithms that identify the causes of failure of the user query and queries that are successful with a maximum number of conditions initially expressed in the failing request. This information allows the user to better understand why his request fails and execute queries that return non-empty alternative results. Finally,our framework offers intelligent relaxation strategies that rely on the causes of query failure. Such strategies reduce the execution time of the relaxation process compared to the traditional approach, which executes relaxed requests, based on their similarity to the user request, until a number of satisfactory alternative results is obtained. All contributions proposed in this framework were implemented and validated by experiments and scenarios based on the tests bench LUBM. They show the interest of our contributions w.r.t. the state of theart.

L'imagerie électrique est un outil de plus en plus important pour un large domaine d'applications relatives à la caractérisation de la subsurface proche. D'importants développements ont été réalisés au cours des vingt dernières années pour l'amélioration des systèmes d'acquisitions et des algorithmes d'inversions. L'acquisition et le traitement de gros jeux de données reste toutefois une tâche délicate, en particulier en présence de topographie. Afin d'améliorer la gestion de la topographie, nous avons développé un nouvel algorithme d'inversion électrique 2.5D et 3D. Nous avons proposé deux nouvelles formulations pour supprimer la singularité à la source. Le problème direct est résolu en utilisant la méthode des Différences Finies Généralisées et des maillages non structurés, permettant une représentation précise de la topographie. Le code d'inversion utilise la méthode de l'état adjoint pour calculer le gradient de la fonction objective de manière économique. Cette approche a donné de bons résultats avec des données synthétiques. Les premiers résultats sur des données réelles ont permis de retrouver les principales structures de la subsurface, ainsi que plusieurs zones de faibles résistivités pouvant correspondre à des zones fracturées. / DC resistivity imaging plays an important role for a wide range of applications related to the characterization of the shallow subsurface. Major developments have been made over the last two decades to improve acquisition systems as well as resistivity inversion. Nevertheless, large-scale data sets still represent a challenging task, in particular with arbitrary topography. In order to better take into account topography, we have developed a new 2.5D/3D tomographic inversion code. Two new formulations for the singularity removal have been proposed. The direct problem is solved in the framework of the Generalized Finite Differences Method, that allows the use of unstructured meshes yielding a fine represention of topography. The inversion code uses the adjoint state method to compute the gradient of the misfit function in a numerically efficient way, giving goodresults on synthetic data. First results on real data have shown the main subsurface structures, as well as several low resistivity zones possibly corresponding to fractured areas.

Pour relever les défis de l'observation de la Terre et de l'astronomie, les futurs observatoires spatiaux vont requérir des télescopes de plusieurs mètres de diamètre. Les différentes contraintes liées à l'environnement spatial vont induire des déformations et des désalignements des miroirs du télescope dégradant ainsi la qualité optique des observations. L'intégration de l'optique active, utilisée depuis la fin des années 80 pour l'alignement et le maintien de la qualité optique des télescopes au sol, devient donc nécessaire. Un tel système est constitué de trois éléments : un dispositif de mesure, une fonction de correction et une boucle de contrôle qui fait le lien entre les deux éléments précédents.Les travaux de recherche présentés dans ce mémoire de doctorat s'attachent, d'une part, au développement d'un estimateur des perturbations minimisant le front d'onde résiduel dans le champ du télescope. L'analyse de cet estimateur et plus généralement des performances ultimes d'un système d'optique active spatial nous a permis de mettre en évidence l'impact des hautes fréquences spatiales sur la qualité optique. La présence de telles hautes fréquences dues à l'empreinte des supports du miroir primaire nous a poussés, d'autre part, à évaluer les possibilités de leur réduction dans le cas d'un miroir de grande dimension. A l'aide d'une modélisation éléments finis d'un tel miroir nous avons réalisé des modifications locales de la structure du miroir pour adapter ses déformations aux capacités de correction de l'optique active. / To meet the challenges of Earth observation and astronomy, future space observatories will require telescopes of several meters in diameter. The various space environment constraints will induce deformations and misalignments of the telescope mirrors, thus degrading the optical quality of observations. The integration of active optics, used since the late 80s for alignment and preservation of the optical quality of the ground telescopes, becomes mandatory. Such a system consists of three elements: a measuring device, a correction set-up and a control loop which links both previous elements.The research works presented in this PhD thesis focus, on one hand, on the development of a perturbations estimator minimizing the residual wave front in the telescope field of view. The analysis of this estimator and more generally of the ultimate performance of a space active optics system enabled us to highlight the impact of high spatial frequencies on optical quality. On the other hand, the presence of such high frequencies due to the primary mirror supports print through, urged us to evaluate the possibilities of their reduction in the case of large mirrors. Using a finite element model of such a mirror, we made local modifications of the mirror structure to adapt its deformation to the correcting capabilities of active optics.