En France, la Loi n° 2006-739 du 28 juin 2006 prévoit le stockage réversible profond pour les déchets de haute et moyenne activité à vie longue (HAVL et MAVL). La réversibilité est justifiée principalement par la nécessité de préserver une certaine capacité d'adaptation sur le long terme (au moins cent ans) dans un contexte marqué par de multiples incertitudes. La thèse proposée étudie comment l'approche par les options réelles peut être effectivement appliquée au cas d'un projet de stockage réversible des déchets radioactifs,en l'occurrence celui porté par l'Agence Nationale pour la gestion des Déchets Radioactifs (ANDRA). Différents aspects de la prise de décision relative à ce projet de stockage sont traités à travers trois modèles d'options réelles. Chaque modèle développé met en regard un type d'option réelle : l'option d'échange, l'option d'extension et l'option d'apprentissage. Le premier modèle se concentre sur l'incertitude concernant la valeur d'un colis de déchets radioactifs et son influence sur les options d'échange entre différents niveaux de récupérabilité. Les résultats montrent qu'en raison de multiples options interdépendantes, la réalisation d'une option réelle antérieure (par exemple, fermer les galeries d'accès) peut modifier la valeur des options ultérieures en ce qui concerne la récupération des colis. Puisque les options pour passer à un niveau de récupérabilité plus ou moins aisée sont interdépendantes, elles doivent être évaluées simultanément. Dans le second modèle,l'accent est déplacé sur la construction et l'exploitation progressive du centre de stockage géologique. Le résultat du deuxième modèle montre qu'il peut y avoir une valeur associée au développement progressif de la capacité de stockage en raison de l'incertitude sur la demande de stockage. C'est précisément la valeur de l'option d'extension qui doit être calculée afin de déterminer s'il est économiquement avantageux d'augmenter la capacité de stockage. Le troisième modèle, plus conceptuel, constitue un essai d'ouverture vers de nouvelles voies de recherche sur la valeur de l'option d'apprentissage en présence d'information endogène. La valeur de l'option est analysée en intégrant deux sources d'apprentissages (par la pratique et par l'investissement en R&D). / In France, the Act n° 2006-739 of 28 June 2006 establishes the reversible geological disposal for intermediate and high-level waste (ILWand HLW). The reversibility is mainly justified by the need to preserve some ability to adapt over the long term (at least one hundred years) in a context of multiple uncertainties. The proposed thesis examines how the real options approach can be effectively applied to the French project of reversible geological disposal for the radioactive waste, developed by the National Agency for Radioactive Waste (ANDRA). Different aspects of decision making process are addressed through three real options models. Each model emphasizes a certain type of real option : the switching option, the extension option and the learning option. The first model focuses on the uncertainty about the value of a radioactive waste package and its influence on the switching options between different stages of retrievability. The results show that the reversible project of geological disposal involves a series of compound options (options on options) which may create follow-up opportunities and interactions. For example, realizing an earlier real option (such as closing the galleries of access) can change the value of future options for the retrieval of waste packages. Given these interactions between options, their value must be simultaneously determined. In the second model, the focus is moved to the construction of the geological repository. The result of the second model shows that there may be a value associated with the progressive development of the operating capacity due to the uncertainty on the demand for radioactive waste disposal. This is precisely the value of the extension option which must be calculated to determine whether it is economically advantageous to increase the capacity. The third model, more conceptual, is an attempt to open new avenues of research on the value of the learning option in the presence of endogenous information. The option value is analyzed by integrating two sources of learning (Learning by doing and R & D).

Le concept de réversibilité est ancien, mais il soulève de nos jours beaucoup d'intérêt. Il est en effet exploité dans de nombreux domaines tels que la conception de circuits, le débogage et le test de programmes, la simulation et l'informatique quantique. L'idée d'un modèle de programmation réversible peut se montrer particulièrement intéressante pour la construction de systèmes sûrs de fonctionnement, ne serait-ce que parce que plusieurs techniques connues pour la construction de tels systèmes exploitent une forme ou une autre de retour en arrière ou de reprise. Nous poursuivons dans cette thèse l'étude entreprise avec CCS réversible par Vincent Danos et Jean Krivine, en définissant un pi-calcul d'ordre supérieur réversible (rhopi). Nous prouvons que le modèle obtenu est causalement cohérent, et que l'on peut encoder fidèlement rhopi dans une variante du pi-calcul d'ordre supérieur. Nous définissons également une primitive de reprise à grain fin qui permet de contrôler le retour en arrière dans une exécution concurrente. Nous spécifions formellement la sémantique de cette primitive, et nous montrons qu'elle possède de bonnes propriétés, y compris en présence d'opérations de reprise concurrentes. Enfin nous définissons un algorithme concurrent implantant cette primitive de reprise et ous montrons que cet algorithme respecte la sémantique définie.

Le concept de réversibilité est ancien, mais il soulève de nos jours beaucoup d'intérêt. Il est en effet exploité dans de nombreux domaines tels que la conception de circuits, le débogage et le test de programmes, la simulation et l'informatique quantique. L'idée d'un modèle de programmation réversible peut se montrer particulièrement intéressante pour la construction de systèmes sûrs de fonctionnement, ne serait-ce que parce que plusieurs techniques connues pour la construction de tels systèmes exploitent une forme ou une autre de retour en arrière ou de reprise. Nous poursuivons dans cette thèse l'étude entreprise avec CCS réversible par Vincent Danos et Jean Krivine, en définissant un pi-calcul d'ordre supérieur réversible (rhopi). Nous prouvons que le modèle obtenu est causalement cohérent, et que l'on peut encoder fidèlement rhopi dans une variante du pi-calcul d'ordre supérieur. Nous définissons également une primitive de reprise à grain fin qui permet de contrôler le retour en arrière dans une exécution concurrente. Nous spécifions formellement la sémantique de cette primitive, et nous montrons qu'elle possède de bonnes propriétés, y compris en présence d'opérations de reprise concurrentes. Enfin nous définissons un algorithme concurrent implantant cette primitive de reprise et ous montrons que cet algorithme respecte la sémantique définie. / Reversible computing has a long history. Nowadays, reversible computing is attracting increasing interest because of its potential applications in diverse fields, including hardware design, biological modelling, program debugging and testing and quantum computing. Of particular interest is the application of reversible computation notions to the study of programming abstractions for dependable systems, because several techniques used to build dependable systems rely on some forms of undo or rollback. We continue, in this thesis, the study undertaken on reversible CCS by Vincent Danos and Jean Krivine, by defining a reversible higher-order pi-calculus (rhopi). We prove that reversibility in our calculus is causally consistent and that one can encode faithfully rhopi into a variant of HOpi. Moreover we design a fine-grained rollback primitive able to control the rollback of a concurrent execution. We give a formal specification of this primitive and show that it enjoys good properties, even in presence of concurrent conflicting rollbacks. We then devise a concurrent algorithm implementing such primitive and show that the algorithm respects the defined semantics.

Le chaos quantique désigne l'étude de systèmes dont le prolongement classique est chaotique. Le modèle du pendule pulsé, qui en est un exemple paradigmatique, est réalisé expérimentalement en plaçant un échantillon d'atomes refroidis (MOT) dans une onde stationnaire pulsée formée par un faisceau laser retro-reflechi. L'étude de la dynamique s'appuie sur la mesure de la distribution d'impulsions des atomes. <br />Après avoir retrouvé expérimentalement le phénomène quantique de localisation dynamique, lié au caractère périodique de la séquence de pulses, la destruction de ce phénomène (délocalisation dynamique) par l'utilisation de séquences superposant deux séries de pulses de période (séquence bicolore) est étudiée puis expliquée par un modèle théorique. Cette analyse suggère que la délocalisation est, dans ce contexte, réversible. Il est ainsi montré expérimentalement qu'une séquence bicolore inversée conduit une délocalisation suivie d'une relocalisation.

L'interopérabilité revêt un enjeu majeur pour l'industrie et son absence peut être vue comme un des principaux freins à un travail collaboratif, et plus particulièrement dans les processus collaboratifs aussi bien publics (inter-entreprises) que privé (intra-entreprise). Il parait donc pertinent d'analyser et de détecter d'éventuels manques ou défauts d'interopérabilité dans des entreprises impliquées dans un processus collaboratif. Les recherches en interopérabilité ont montré l'intérêt de mesurer et d'évaluer l'interopérabilité avec la proposition de cadres et de modèles de maturité dans le but d'éviter d'éventuels problèmes d'interopérabilité. Cependant, des approches de détection et d'anticipation de problèmes d'interopérabilité n'existent pas à notre connaissance. Les travaux de recherche proposés dans cette thèse se développent dans un contexte d'ingénierie de processus guidée par les modèles et se proposent d'utiliser des techniques de vérification formelle pour détecter différents types de problèmes ou de pré-somption de problèmes d'interopérabilité. Ceci implique, dans un premier temps, de définir les besoins particuliers en interopérabilité devant être pris en compte dans un contexte colla-boratif. Dans un second temps, il est nécessaire de formaliser ces besoins en un ensemble d'exigences d'interopérabilité, de manière aussi formelle que possible. Ceci a abouti à quatre classes d'exigences d'interopérabilité respectant le cycle de vie d'un processus collaboratif : les exigences de compatibilité, les exigences d'interopération, les exigences d'autonomie et les exigences de réversibilité. Enfin, ces exigences doivent être vérifiées en se référant aux modèles du ou des processus étudiés.

Ce travail s'intéresse à l'utilisation de la méthode de quasi-réversibilité pour la résolution de problèmes inverses, un exemple typique étant le problème inverse de l'obstacle. Nous proposons pour ce dernier une nouvelle approche couplant la méthode de quasi-réversibilité et une méthode de lignes de niveau. Plus précisément, à partir d'un ouvert candidat C, nous résolvons un problème de Cauchy à l'extérieur de C, puis nous mettons à jour cet ouvert par la méthode de lignes de niveau. La solution approchée du problème de Cauchy est obtenue en utilisant la méthode de quasi-réversibilité, introduite par J.L. Lions et R. Lattès dans les années soixante. Nous proposons différentes formulations de cette méthode, ainsi que sa discrétisation par éléments finis non conformes adaptés à l'espace de Sobolev H2, et nous prouvons la convergence des éléments finis. En présence d'une donnée bruitée, nous introduisons une nouvelle méthode basée sur la dualité en optimisation et le principe de Morozov. Nous montrons que cette méthode fournit des données régularisées et un choix de paramètre de régularisation pertinent pour la quasi-réversibilité. En ce qui concerne la mise à jour de l'ouvert C, nous proposons deux méthodes de lignes de niveau très différentes : la première est basée sur une équation eikonale, la seconde sur une équation de Poisson. Nous prouvons que ces deux approches assurent la convergence vers l'obstacle. Finalement, nous présentons des résultats numériques pour cette approche couplant quasi-réversibilité/lignes de niveau dans différentes situations : problème inverse de l'obstacle avec condition de Dirichlet, détection de défauts dans une structure élasto-plastique...

L'immobilier se financiarise. L'époque où ce secteur n'était pas considéré comme une<br />classe d'actifs à part entière est révolue. Mais une fois que l'on a pris acte de cet état de<br />fait, la question est de savoir comment travailler avec cet actif récalcitrant, hétérogène et<br />illiquide. Les indices immobiliers fournissent des éléments de réponse ; notamment pour<br />la gestion de portefeuille, la gestion des risques avec les produits dérivés et la gestion des<br />prêts immobiliers. Dans cette thèse nous développons et nous approfondissons la<br />structure de l'indice de ventes répétées de Case et Shiller en la rendant plus interprétable<br />financièrement, plus maniable et plus intuitive. Nous étudions ainsi le lien fonctionnel<br />entre les indices de prix et l'indice de ventes répétées. Nous présentons une méthodologie<br />d'analyse de données qui, grâce à divers indicateurs, assure une exploitation de<br />l'information enchâssée dans les échantillons bien supérieure à celle que l'on obtient en<br />se contentant d'utiliser la procédure traditionnelle. Nous étudions la fiabilité de l'indice,<br />sa volatilité et le problème des deux populations. Un procédé de quantification du<br />phénomène de réversibilité est aussi développé et des éléments pour l'évaluation des<br />produits dérivés sur indices immobiliers sont présentés. Enfin, cette problématique<br />aboutira à l'introduction du concept d'indice informationnel et l'on posera la question<br />centrale pour toute construction d'indice : Comment quantifier l'information ?

Les exosquelettes sont des robots mobiles assistant les humains de multiples façons, que ce soit pour la réadaptation, l’augmentation de la force ou la réduction du coût métabolique. Plusieurs exosquelettes sont maintenant commercialisés et utilisés dans des domaines militaires, médicaux et industriels. Ces dispositifs doivent interagir avec l’humain, et donc posséder un haut niveau de transparence mécanique qui est atteint ultimement lorsque les mouvements humains ne sont pas affectés par le robot. Cette aptitude constitue en fait le plus grand défi de conception d’un exosquelette. Les deux caractéristiques qui définissent une bonne transparence sont une bande passante élevée et une bonne réversibilité du mécanisme. Pour atteindre ces deux critères, le système de distribution de puissance, constitué de l’actionnement et de la transmission, doit être léger, doit posséder peu d’inertie reflétée et peu de friction. Les systèmes de distribution de puissance utilisés actuellement dans les exosquelettes comportent par contre un compromis fondamental entre une bonne densité de force et un bon niveau de transparence; en général, les exosquelettes forts ne sont pas transparents, et vice-versa. Certaines applications requièrent par contre à la fois force et transparence, un exosquelette pour la course en est un bon exemple. Dans le but de pallier cette problématique, ce mémoire présente le développement et la caractérisation d’un système de distribution de puissance possédant une bonne densité de force ainsi qu’un bon niveau de transparence. Ce système est composé d’embrayages magnétorhéologiques (MR) couplés à une transmission hydrostatique comportant des cylindres à membranes déroulantes. Les embrayages MR possèdent une bonne bande passante (>50 Hz), une bonne densité de force et peu d’inertie reflétée. Couplée aux embrayages MR, la transmission hydrostatique est très rigide, possède peu de friction ainsi qu’une faible inertie. La transparence a été évaluée expérimentalement et à l’aide d’un modèle analytique et numérique. Les résultats obtenus démontrent que le système est à la fois fort et transparent, ce qui lui confère un haut potentiel d’être employé dans les exosquelettes. Les essais expérimentaux ont été effectués sur une interface haptique à un degré de liberté prenant la forme d’un joystick. Les résultats démontrent une bonne transparence du système avec une bande passante supérieure à 40 Hz et des niveaux des forces restrictives (inertie et friction) ne dépassant pas 11 % de la force maximale (bonne réversibilité du mécanisme) de 112 N au bout du joint haptique. Le modèle analytique et numérique élaboré confirme ces résultats et sert également de guide à la conception en fournissant des tendances de bande passante et de forces restrictives en fonctions de différents paramètres de la transmission hydrostatique. Enfin, les performances de ce système ouvrent la voie à de nombreuses applications d’exosquelettes transparents, forts, peu coûteux et versatiles.

Au tournant du XXIème siècle plusieurs nouveaux défis dans les domaines environnementales, économique et sociétal intéressent les villes. Nombreuses métropoles occidentales visent aujourdʼhui à devenir des «modèles» de développement durable, intelligeant et équitable, dans lʼaprès-Kyoto. Lors des consultations internationales sur lʼavenir des villes métropoles (Grand Paris en 2007 suivi par Bruxelles 2040, Lille 2030, Grand Moscou 2050, etc.), politiciens, économistes et experts réfléchissent ensemble au rapport entre régénération et formes urbaines. Notamment les pratiques du recyclage, de la récupération et de la réparation deviennent centrales. Pour contrevenir lʼétalement urbain, la dispersion résidentielle et le manque dʼidentité de plusieurs zones, on parle à nouveau de concentration et intensification des aires urbaines, de densités minérales et végétales, de mixité et dʼhybridation fonctionnelle. Qualités indéniables de la ville durable mais dépourvues des réelles retombées à une échelle architecturale adéquate. Au moment que nouveaux regroupements dʼintercommunalités redessinent leurs limites urbains en envisageant de reconstruire leur identité sur des objectives communes, notre recherche réclame la nécessité de comprendre et maîtriser les différents dégrés de modifications possibles sur un tissu urbain déjà sédimenté. Réversibilité et flexibilité deviennent alors deux concepts opérationnelles et complémentaires dans le nouveau rôle que lʼarchitecture doit se donner à fin de sʼinsérer dans des situations déjà en cours. Architecture capable dʼintégrer la perspective et dʼaccueillir, au cours du temps, ses propres transformations et évolutions. / At the beginning of the 21st century, many new challenges have been proposed to the cities in the realms of ecology, economy and sociology. Several western metropolis aim at becoming nowadays a template for a sustainable, smart and fair development, particularly in the “after Kyoto” world. In recent international consultations on the future of cities (e.g. Grand Paris in 2007, followed by Bruxelles 2040, Lille 2030, Big Moscow 2050 etc.) politicians, economists and urban experts discussed together the relationship between regeneration and urban forms. In particular the practices of recycling, rescue and repair became central themes. In order to contain urban expansion, sprawl and lack of identity, the consultations re‐propose the concepts of concentration and intensification of urban areas, of vegetal and artificial density, of mixing and of functional hybridization. These are undeniable qualities of a sustainable city, but unfortunately deprived of real repercussions at the proper human scale. At present, while new inter‐municipal groups redraw their urban limits and envisage to renovate their identity around common goals, our research claims the need to understand and master different degrees of possible modifications on the already established urban fabric. In order for architecture to play a role in situations that are already in progress, reversibility and flexibility become two operational and complementary concepts. Architecture must become capable of integrating in time mutating perspectives and accepting its own transformation and evolution.

L'hyperuniformité est un concept relativement récent, utilisé afin de comprendre et de prédire les propriétés photoniques de matériaux désordonnés. Motivés par la perspective de fabriquer des systèmes hyperuniformes désordonnés au moyen d'un processuss pouvant etre reproduit a une échelle industrielle, nous forcons de facon périodique une suspension de sphères colloidales a travers des cycles de sédimentation inversée. La caractérisation de la dynamique et de la structure du système implique differentes techniques adaptées a la taille des particules et aux propriétés de la suspension. Nous analysons la pertinence de chaque technique quant a l'évaluation de l'hyperuniformité d'un système. Nous détectons et suivons des particles de borosilice de facon individuelle afin de caractériser leurs propriétés dynamiques. Nous trouvons une forte anisotropie dans la dynamique de ces suspensions, ainsi qu'une transition dynamique a un temps d'attente caractéristique. L'anisotropie peut etre annulée en introduisant une nouvelle direction de sédimentation. La dynamique de suspensions de particules de silice est examinée via une technique appelée Differential Dynamic Microscopy. Nous observons une augmentation du coefficient de diffusion des particules a un temps d'attente caractéristique, dépendant du temps d'attente. Finalement, nous étudions la structure de ces suspensions a travers la diffusion statique de la lumière aux angles faibles. Nous observons un changement du facteur de structure des suspensions, au meme temps caractéristique mesuré en Differential Dynamic Microscopy. / Hyperuniformity is a relatively recent concept that has been increasingly used to understand and predict the photonic properties of disordered materials. Motivated by the perspective of generating disordered hyperuniform system through a new and scalable process; we periodically drive three-dimensional suspensions of colloidal spheres through reversed cycles of sedimentation. The size of colloids chosen is kept to a micrometric scale to keep a focus on potential application in photonics. The characterization of the dynamics and structure of the system involves different techniques, adapted to the nature and properties of the particles and the suspending media. The extent to which each of these techniques can provide information about the hyperuniformity of the system is assessed. We use particle tracking to study the dynamics of the suspensions of borosilicate particles. We find a strong anisotropy in the suspensions dynamics, as well as a dynamical transition at a characteristic wait time. This anisotropy can be cancelled by allowing another sedimentation direction in the system. The dynamics of the suspensions of the silica particles are examined using Differential Dynamic Microscopy. We observe an increase of the diffusion coefficient of the particles at a characteristic wait time that is concentration-dependent. We then investigate the structure of these suspensions through Low Angle Static Light Scattering. We observe a change in the structure factor of the suspensions, which occurs at the same characteristic wait time measured through Differential Dynamic Microscopy.