Le problème du diagnostic de défaillance à base de modèle dans les systèmes complexes a reçu un intérêt croissant durant les dernières décennies. Ce problème doit être pris en compte dès la phase de conception du système, au moyen de l'analyse de la diagnosticabilité. La diagnosticabilité est la capacité d'un système à exhiber des symptômes différents pour un ensemble de situations de défaillances anticipées. Plusieurs approches ont été développées basées sur différents formalismes de modélisation, toutefois les raisonnements menant à la diagnosticabilité sont très semblables dans toutes ces approches. Cette thèse développe une comparaison des approches existantes et établit une définition unifiée de la diagnosticabilité. Une nouvelle approche pour l'analyse de diagnosticabilité, basée sur les modes de faute partiels, est décrite. Elle est implémentée dans le contexte des architectures orientées services, plus précisément sur des web service, et bénéficia du cadre du projet européen WS-DIAMOND. Une nouvelle généralisation de la définition de la diagnosticabilité à n'importe quel ensemble d'état est présentée, qui permet de prendre en compte de nouveaux types de propriétés, comme les préconditions de réparation, ou la qualité de service. Ces travaux ouvrent des perspectives pour le raisonnement de diagnosticabilité indépendant du modèle, pour la diagnosticabilité basée sur d'autres types de modèles, ainsi que pour l'intégration du diagnostic dans un outil de surveillance plus général. Le diagnostic et l'analyse de diagnosticabilité des systèmes logiciels est encore un domaine jeune, et ouvre de nombreuses connections avec le domaine de la sécurité informatique.

Les connaissances spatiales sont définies a partir d'une classification qui met en évidence l'importance de la topologie. L'examen d'applications différentes montre que le raisonnement spatial revêt souvent trois formes particulières non exclusives les unes des autres: la construction de topologies, l'inférence de propriétés spatiales et la localisation d'objets. Les données et les mécanismes d'inférence qui sont utilises peuvent être introduits dans des systèmes a base de connaissances qui servent alors de support au raisonnement spatial. Son graphe de dépendances possède, par ailleurs, des particularités qu'il est intéressant et, parfois, nécessaire d'exploiter pour gérer la dynamique de ces bases de connaissances spatiales. Les résultats d'inférences doivent en particulier être enregistres et le maintien de la vérité qu'exige cet enregistrement peut être facilite en exploitant une forme de localité au sein de ce graphe. Ces considérations prennent appui sur l'expérience du développement du système Elsa, destine a l'analyse de sites avalancheux. D'autres utilisations des bases de connaissances spatiales ont également été étudiées: modélisation symbolique de phénomènes spatiaux, environnements de resolution de problèmes et bases de connaissances géographiques. Elsa utilise une représentation de connaissances par objets, qui se révèle bien adaptée même si des extensions apparaissent utiles; il s'agit notamment de la prise en compte, au sein du modèle de représentation, des relations entre objets, de l'insertion d'un filtrage constructif et d'une ouverture plus grande du langage de requête. Le fait que ces extensions ne soient pas propres a l'espace et qu'elles puissent concerner d'autres types de connaissances suggère que le raisonnement sur l'espace, a défaut d'être spécifique, apparait comme un révélateur des besoins du raisonnement en général

L'objectif des travaux présentés dans cette thèse est de poser les fondements d'une formalisation qui permettrait, d'une part la description d'une représentation numérique de terrain dans un langage intelligible à destination d'observateurs localisés au sol et, d'autre part, de faciliter les échanges entre des communautés scientifiques disposant de corpus sémantiques différents.<br />Nous cherchons à décrire une silhouette - i.e., une coupe de terrain ou la séparation terre/ciel à l'horizon - selon la perception que peut en avoir un observateur. Nous introduisons un modèle, fondé sur une approche qualitative, qui consiste à décrire une silhouette par une séquence de symboles signifiants. L'utilisateur ayant la possibilité de définir ses propres catégories, le modèle possède la capacité de s'adapter à différents contextes.<br />L'originalité de notre modèle repose dans la méthode de détection des formes significatives. Nous nous ecartons volontairement des méthodes numériques généralement utilisées dans les systèmes de détection ou de reconnaissance de forme. Nous considérons que la perception d'une forme particulière de relief est contingente de la perception de saillances, définies ici comme des points qualitativement remarquables. La description d'une silhouette inclut les relations topologiques qui relient les formes de relief détectées. Afin de tenir compte de l'imprécision des frontières des formes de relief, nous proposons une extension de la méthode 9-intersection. Les relations méréologiques, quant à elles, nous sont utiles pour dériver des représentations à différents niveaux d'abstraction.<br />Nous avons implanté le modèle en Java. Le prototype réealisé permet de définir des catégories, d'analyser des silhouettes, de déterminer les relations topologiques qui lient les formes détectées et d'obtenir une description à différents niveaux d'abstraction.<br />Cette thèse a bénéficié du soutien financier de la Région Bretagne.

Si les Systèmes Multi-Agents (SMA) sont devenus des techniques de modélisation largement utilisées dans le domaine de la simulation de systèmes complexes, l'application de ces outils à des contextes géographiques reste cependant encore embryonnaire. L'intégration de la dimension spatiale au sein des SMA apporte en effet de nouvelles difficultés de modélisation que cette thèse aborde dans le cadre de la navigation maritime. Cette recherche propose un modèle multi-agents adapté à la représentation de comportements d'agents dans un environnement géographique. La démarche développée intègre une approche de raisonnement qualitatif et les comportements multiples des agents à travers le concept de rôle. Du point de vue du raisonnement spatial, modéliser les agents dans un environnement géographique impose de représenter les relations qui traduisent les interactions dans cet espace. A partir de cette observation, notre recherche développe un modèle d'interaction des agents basé sur des raisonnements spatiaux qualitatifs où les propriétés de l'environnement et du contexte géographique sont prises en compte. Le deuxième apport de la recherche est orienté vers la définition d'un modèle agent flexible qui permet la représentation de comportements multiples et changeants à travers la notion de rôle. La recherche est validée par la réalisation du prototype TRANS (Tractable Role Agent prototype for concurrent Navigation Systems) dont l'objectif est de modéliser et de simuler les trajectoires simultanées de navires.

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L'idée d'établir des relations entre des objets et de les représenter dans la base de connaissances d'un système informatique est le propre de toute approche en Intelligence Artificielle. Cependant, la plupart des formalismes de représentation de connaissances n'exploitent pas toute la richesse de la sémantique de ces relations, ni le comportement qui leur est associé. En recherche d'informations, les traitements de ces relations ne sont guère mieux élaborés et l'impact de leur prise en compte lors de la phase de correspondance n'a jamais été établi, même s'il reste vrai que de nombreuses approches tiennent compte de leur présence dans le document et tentent ainsi de les représenter lors du processus d'indexation. Pourtant la recherche de documents structurés ou complexes exige plus que jamais, outre un langage d'indexation robuste et expressif, la prise en charge de la sémantique des relations ainsi que leurs propriétés. À travers une étude des nouvelles exigences auxquelles la recherche d'informations d'aujourd'hui doit répondre, nous proposons un modèle d'indexation relationnel pour les documents. L'approche consiste à considérer qu'un terme d'indexation est fondé sur des concepts complexes où les connecteurs sémantiques sont vus comme des opérateurs, ou des relations permettant de construire des expressions nouvelles représentant des concepts nouveaux ou des situations nouvelles. Le modèle proposé ne se contente pas de représenter les relations, mais permet aussi d'offrir un cadre général précisant les principes généraux de manipulation de ces relations et la prise en compte de leurs propriétés dans un processus de recherche fondé sur une approche logique. Le modèle proposé comporte deux composantes: le langage de représentation des informations, permettant une approche d'indexation relationnelle, et les règles de dérivation qui, reprenant ce langage, permettent de diriger le processus de correspondance. Nous utilisons la théorie des situations comme langage de représentation et un système de dérivation de pertinence, reposant sur une axiomatisation de la notion de correspondance entre les documents et la requête pour la prise en compte des relations. Une caractéristique intéressante de ce modèle est qu'il conduit à étendre certains formalismes de représentation de connaissances par des notions utiles en recherche d'informations. Les limitations de la famille des logiques terminologiques, utilisée par ailleurs comme base formelle de l'approche d'indexation relationnelle proposée, peuvent ainsi être surmontées. Cependant, la complexité des traitements associés à cette famille de logiques empêche de les utiliser comme un modèle opérationnel. Nous proposons alors le formalisme des graphes conceptuels comme un bon compromis entre la complexité des démonstrateurs de théorèmes et la simplicité des approches algébriques. Ce formalisme est alors vu, à travers une interprétation logique adéquate, comme une implantation d'une logique terminologique étendue et du modèle d'indexation. Notre approche a été implantée sur une plate-forme de gestion de graphes conceptuels, réalisée sur le système de gestion de base de données à objets O2. Le prototype RELIEF résultant de notre expérimentation a été testé sur une collection d'images et a démontré l'applicabilité et le bien-fondé de notre approche.

Il est à présent communément admis que plus de 70% des pages Web contiennent des références spatiales et temporelles à travers l'occurrence de noms de lieux, d'adresses, de coordonnées géographiques, de dates, etc. Néanmoins, ces informations spatiales et temporelles restent inexploitées, alors qu'elles pourraient être utilisées par les moteurs de recherche pour préciser le contexte d'une requête, pour la désambiguïsation de celle-ci, pour la classification des résultats, etc. Partant de ce constat, notre travail s'intéresse à l'étude des techniques de représentation et de raisonnement à base d'annotations spatiales et temporelles, indispensables pour la mise en place d'un futur Web Sémantique que l'on souhaiterait aussi Géospatial, c'est-à-dire capable par extension de gérer les dimensions spatiale mais également temporelle de l'information. L'objectif du Web Sémantique Géospatial est, en ce sens, identique à celui du Web Sémantique : associer aux données spatio-temporelles des descriptions (métadonnées) interprétables par les humains, mais surtout par les machines, afin que le traitement automatisé de ces données par des agents logiciels soit possible et efficient. Nous définissons dans cette thèse un raisonneur spatial et temporel, compatible avec le langage standard de définition d'ontologies, OWL, ainsi qu'avec l'évolution OWL 2. Notre système, appelé ONTOAST, est capable d'exploiter à la fois des données spatiales et temporelles quantitatives (i.e. les coordonnées géométriques des objets spatiaux, les intervalles de temps ou/et les instants. . . ) et des relations spatiales et temporelles qualitatives pour déduire des relations spatiales et temporelles jusque là implicites. Le but est de répondre à des questions telles que : "Quelles sont les villes qui se trouvent au Sud-Ouest de la France ?" ou "Quels sont les objectifs touristiques proches de ma position actuelle ?". . . Cette thèse s'intéresse également à une nouvelle technique de fouille du Web Sémantique, appelé analyse sémantique, qui vise la découverte des relations directes et indirectes qui existent entre deux individus. Nous proposons l'adaptation de l'analyse sémantique, initialement définie pour les graphes RDF(S), pour les ontologies OWL 2. Également, nous étendons ce processus d'analyse en y intégrant les informations spatiales et temporelles attachées aux individus. Celles-ci sont utilisées pour filtrer des connaissances ontologiques par rapport à un contexte spatial et temporel défini qui vise à préciser la portée spatiale et temporelle d'une requête, mais également pour la déduction de nouvelles associations sémantiques mettant en exergue une proximité spatiale ou/et temporelle entre individus.

L'idée de l'argumentation est de rechercher dans une base de connaissances, pour chaque proposition dont on souhaite évaluer la validité, les raisons qui étayent cette proposition et celles qui l'infirment. Un argument est alors entendu comme une paire comprenant une proposition et les raisons qui la justifient. Notre propos est d'offrir des outils formels pour la génération automatique d'arguments par deux agents en situation de dialogue. Ces outils reposent sur les X-logiques, formalisme non-monotone proposé en 1996 par Siegel et Forget et déterminant un cadre fondateur autour de la notion de preuve pour le raisonnement non-monotone. En particulier l'ensemble X servant à paramétrer la relation d'inférence confère une souplesse inégalée à la gestion dynamique des arguments. Après un tour d'horizon des travaux passés en matière de représentations logiques pour l'argumentation, nous introduisons les X-logiques, à partir desquelles est composée la notion d'attitude d'un agent par rapport à une formule. Nous définissons ensuite des opérateurs de confrontation qui permettent d'associer des ensembles de formules aux attitudes d'un agent. Le concept de réponse d'un agent à un ensemble de formules est alors élaboré en tant que motivation de l'attitude de cet agent vis-à-vis de l'ensemble en question. Plusieurs formes de réponses sont distinguées parmi lesquelles les notions de réponse pertinente ou encore de mensonge. Une réponse représente les raisons qui justifient la conclusion d'un argument : c'est à partir du calcul de ces réponses que nous exhibons une procédure de génération automatique d'arguments. Enfin nous montrons que notre cadre argumentatif permet de générer les contre-arguments conservatifs maximaux de Besnard et Hunter (2001), arguments retenus pour leur pertinence.

Cette thèse traite de l'analyse et de la reconnaissance de documents administratifs. L'arrivée continue des documents nous a conduit à choisir une méthodologie prenant en compte les expériences précédentes. Aussi, nous avons opté pour le raisonnement à partir de cas. A partir d'une structuration de base du document représentant ses éléments comme les adresses, les zones de montants et les tableaux, un modèle du document est construit sous forme d'un graphe. Il correspond au problème à résoudre. Ce problème est ensuite comparé à une base de cas de documents en utilisant le sondage de graphes. Si un cas de document similaire existe, alors il est adapté pour analyser et interpréter le cas courant. Sinon, une analyse structure par structure est effectuée en utilisant une base de cas de structures élémentaires de documents. L'arrivée continue des données impose un mode d'apprentissage incrémental, qui peut être fait au fur et à mesure du traitement. Nous avons donc proposé une amélioration d'un réseau de neurone incrémental existant appelé Incremental Growing Neural Gas. L'amélioration proposée consiste à prendre en compte uniquement le voisinage local du neurone le plus proche lors de la phase de création d'un nouveau neurone. Le réseau proposé a été testé avec succès aussi bien sur des documents (factures, formulaires) que sur des données synthétiques. Cette thèse étant effectuée en collaboration avec l'entreprise ITESOFT, nous avons testé toutes les étapes de notre approche sur des cas réels.

Cette thèse propose et étudie de nouveaux systèmes déductifs mêlant calculs et déductions. La déduction modulo est un premier formalisme qui traduit un pouvoir calculatoire grâce à un système de réécriture. Nous présentons un paradigme dual appelé superdéduction qui traduit un pouvoir déductif par de nouvelles inférences. Ces pouvoirs calculatoires et déductifs modifient la représentation des preuves et leur interaction par les processus d'élimination des coupures. La normalisation forte ou l'admissibilité des coupures ne sont plus garanties et apparaissent alors comme des propriétés intrinsèques des théories représentées sous forme de systèmes de réécriture. Nous démontrons que certains critères permeent d'assurer ces propriétés, notamment en définissant un langage de termes de preuve pour la superdéduction et en étudiant la permutabilité des inférences en calcul des séquents classique. Notre attention est focalisée sur les calculs des séquents classiques et la représentation des preuves dans de tels systèmes. D'autres formalismes connexes sont envisagés, notamment les réseaux de preuve et le focusing. Nous comparons cette dernière approe à la superdéduction, ce qui nous amène à proposer une refonte du paradigme de superdéduction basée sur un système de multifocusing pour la logique classique. Nous en montrons les effets bénéfiques en démontrant la complétude des systèmes déductifs obtenus.