Les systèmes de dialogue en langue naturelle sont des interfaces de communication homme-machine susceptibles de souffrir de nombreux problèmes d'incompréhension liés à la complexité de la langue. Nous appelons robustesse leur capacité à faire face aux problèmes d'interprétation. La théorie du grounding (ancrage) de Clark \& Schaefer (1989) suggère que les participants à un dialogue cherchent à atteindre la compréhension mutuelle en produisant des preuves de leur compréhension et peut alors permettre d'améliorer la robustesse des systèmes. Cette théorie est confrontée toutefois au problème d'acceptation récursive : afin de savoir si une preuve de compréhension a bien été comprise il est nécessaire d'en fournir une preuve de compréhension et on ne peut au final jamais savoir si quelque chose a été correctement compris. Les modélisations informatiques de l'ancrage qui visent à résoudre ce problème font l'objet de plusieurs simplifications ou sont trop complexes à mettre en oeuvre. Nous proposons d'appuyer la modélisation du processus d'ancrage sur la croyance de compréhension des preuves de compréhension, entraînant une coupure de la récursion ainsi que la possibilité d'ancrer à tort un énoncé. Cette modélisation a été implémentée et adjointe à un système d'interprétation symbolique classique. L'évaluation du système a été réalisée par simulation sur corpus en générant des dialogues d'ancrage de manière artificielle entre deux instances du système. Ce type d'évaluation permet alors d'explorer automatiquement une grande diversité de problèmes d'ancrage. Les résultats obtenus à l'issue de l'évaluation montrent un gain significatif de compréhension et valident en cela l'approche générale. / Dialogue systems in natural language are error-prone. We advocate the resolution of these errors within the collaborative model of Clark & Schaefer (1989) : each participant is willing to reach the mutual understanding by providing evidence he understands his partner's utterances. This raises the problem of recursive acceptance as noted by Traum (1994,1999) but existing models that solve this problem either make important simplifications or are too complex to implement. We propose to consider shared beliefs of understanding in order to guide the grounding process. We implemented the model and made an evaluation of its accuracy within the simulation paradigm. We evaluated wether two systems are able to ground an utterance. This setup allows fine-grained analysis of a wide range of grounding problems. Eventually, the evaluation results show the efficiency of grounding while measuring the gain of understanding.

Beaucoup de problèmes dans le monde réel ont une nature dynamique et peuvent être modélisés comme des problèmes dynamiques d'optimisation combinatoire. Cependant, les travaux de recherches sur l'optimisation dynamique se concentrent essentiellement sur les problèmes d'optimisation continue et ils ciblent rarement les problèmes combinatoires. Une des applications dans le domaine des problèmes dynamiques combinatoires ayant reçu un intérêt croissant au cours de ces dernières décennies est le système de transport en ligne où dynamique. Un problème typique de ce domaine est le Problème Dynamique de Tournées de Véhicules (PDTV). Dans ce dernier, le dynamisme peut être attribué à plusieurs facteurs (conditions météorologiques, nouvelle commande client, annulation d'une commande précédente, véhicule tombant en panne, etc.). Dans un tel problème, les informations ne sont pas complètement connues a priori, mais plutôt révélées au décideur progressivement avec le temps. Par conséquent, les solutions des différentes instances doivent être trouvées au fur et à mesure du temps, simultanément avec les informations entrantes. Ces problèmes font appel à une méthodologie capable de suivre les solutions optimales au cours du temps. Dans cette thèse, le problème dynamique de tournées de véhicules est étudié et le développement de méthodologies générales appelées métaheuristiques pour sa résolution est traité. Leur capacité à s'adapter à l'évolution de l'environnement et leur robustesse sont discutées. Les résultats des expérimentations montrent grâce à des mesures de performance dynamique que nos méthodes sont efficaces sur ce problème et ont donc un grand potentiel pour d'autres problèmes combinatoires dynamiques. / Many problems in the real world have dynamic nature and can be modeled as dynamic combinatorial optimization problems. However, research on dynamic optimization focuses on continuous optimization problems, and rarely targets combinatorial problems. One of the applications in dynamic combinatorial problems that has received a growing interest during the last decades is the on-line or dynamic transportation systems. A typical problem of this domain is the Dynamic Vehicle Routing Problems (DVRPs). In this latter, the dynamism can be attributed to several factors (weather condition, new customer order, cancellation of old demand, vehicle broken down, etc.). In such application, information on the problem is not completely known a priori, but instead is revealed to the decision maker progressively with time. Consequently, solutions for different instances have to be found as time proceeds, concurrently with managing the incoming information. Such problems call for a methodology to track their optimal solutions through time. In this thesis, dynamic vehicle routing problem is addressed and developing general methodologies called metaheuristics to tackle this problem is investigated. Their ability to adapt to the changing environment and their robustness are discussed. Results of experiments demonstrate thanks to dynamic performance measures that our methods are effective on this problem and hence have a great potential for other dynamic combinatorial problems.

Ce mémoire propose, dans un premier temps, une introduction détaillée de la reconnaissance automatique de la parole avec données manquantes appuyée par de nombreuses références bibliographiques. Il est montré que l'estimation de masques constitue une étape cruciale. En effet, la qualité des masques estimés conditionne les performances du système de reconnaissance. L'amélioration de la fiabilité des masques constitue donc un enjeu important. Dans un second temps, les travaux menés dans le cadre de l'estimation bayésienne des masques de données manquantes sont présentés. D'une part je propose de nouveaux modèles de masques permettant de modéliser les dépendances entre les masques de différents coefficients d'un signal. Ces modèles sont évalués comparativement à un modèle de référence. Les résultats sont présentés en termes d'erreur de masques ainsi qu'en taux de reconnaissance. Les résultats montrent que ces dépendances contribuent à améliorer les taux de reconnaissance et soulignent l'importance du contexte temporel d'un masque. Je présente, dans un second temps, une nouvelle définition de masque: les masques de contribution. Ces nouveaux masques sont évalués comparativement aux masques usuellement utilisés, fondés sur le seuillage du SNR. Je montre que cette nouvelle définition permet d'améliorer l'algorithme de décodage en affinant les intervalles de marginalisation. L’évaluation, dans le cadre de la marginalisation de données et en présence d'un bruit stationnaire, montrent que les intervalles sont considérablement réduits entraînant une nette amélioration des taux de reconnaissance. / This thesis dissertation proposes, as a first step, a detailed introduction to the automatic speech recognition with missing data supported by many bibliographic references. It is shown that the estimation of masks is a crucial step. Indeed, the quality of the estimated masks determines the performance of the recognition system. Improving the reliability of masks is thus an important issue. In a second step, new investigations in the field of Bayesian missing data mask estimation are presented. I propose first new mask models to model dependencies between the masks of different coefficients of a signal. These models are evaluated and compared to a reference model. The results are presented in terms of error of masks, as well as recognition rate. The results show that these dependencies contribute to improving the recognition rate and stress the importance of the temporal context of a mask. Second, I introduce a new missing data mask definition: the masks of contribution. These new masks are evaluated compared to masks commonly used, based on the SNR thresholding. I show how the decoding algorithm can be improved with such a mask definition by refining the likelihood marginalization intervals. The assessment, in the context of data marginalization and in the presence of a stationary noise, shows that the intervals are considerably reduced resulting in a significant improvement of the recognition rate.

La popularité des réseaux informatiques et d'Internet s'accompagne d'un essor des applications communicantes et de la multiplication des protocoles dont le fonctionnement est plus ou moins compliqué, ce qui implique également des performances différentes en termes de robustesse. Un premier objectif de cette thèse est d'approfondir plus en détails la robustesse de protocoles s'illustrant par d'extraordinaires performances empiriques tels que les botnets. De plus, l'essor et la diversité des protocoles peut s'accompagnee d'un manque de spécification que la rétro-ingénierie tente de retrouver. Une première phase essentielle est de découvrir les types de messages. La technique mise en oeuvre dans cette étude s'appuie sur les machines à vecteurs de supports tout en ayant au préalable spécifié de nouvelles représentations des messages dont la complexité de calcul est très réduite par rapport aux autres techniques existantes. Enfin, il existe généralement un grand nombre d'applications distinctes pour un même protocole et identifier précisément le logiciel ou le type d'équipement utilisé est un atout essentiel dans plusieurs domaines tels que la supervision ou la sécurité des réseaux. S'appuyant uniquement sur les types de messages, le comportement d'un équipement, c'est-à-dire la manière dont il interagit avec les autres, est une information très avantageuse lorsqu'elle est couplée avec les délais entre les messages. Enfin, la grammaire d'un protocole connu permet de construire les arbres syntaxiques des messages, dont le contenu et la structure sémantiquement riche, avaient peu été étudiés jusqu'à maintenant dans le cadre de l'identification des équipements. / The growth of computer networks like the Internet entailed a huge increase of networked applications and the apparition of multiple, various protocols. Their functioning complexity is very variable implying diverse performances. The first objective of this PhD thesis is to evaluate precisely the robustness of those networked applications, which are known to be very efficient and seem scalable, like for instance, the botnets. Hence, several botnets protocols are imitated. Furthermore, protocol reverse engineering has skyrocketed because many protocols are not always well documented. In this domain, the first necessary step is to discover the message types and this work introduces a novel technique based on support vector machines and new simple message representations in order to reduce the complexity. Finally, there are many distinct applications for a single protocol which can be identified thanks to device fingerprinting techniques whose the domain of application is related to security and network management. The first technique proposed in this PhD thesis can work with the previous contribution about reverse engineering because the devices could be identified only based on the types of messages exchanged which are aggregated into a temporal behavioral tree including message delays. Besides, the syntactic tree structure of a message is also a good discriminative feature to distinguish the different devices but was very little considered until now.

Cette thèse s’intéresse à la détection et la localisation de défaillances pour des Systèmes Dynamiques Hybrides (SDH), en utilisant des indicateurs de défauts, appelés résidus. Une méthodologie par observateur hybride utilisant deux modules d'observation est proposée : un module dédié à l’identification du mode actif, permettant la détection des défauts discrets (défauts entraînant un changement de mode de fonctionnement) et l’autre module réalisant l’estimation d’état continu, permettant la détection et la localisation des défaillances des capteurs et actionneurs. Dans le cas réel, les systèmes se trouvent dans un environnement bruité. Une méthode d’évaluation basée sur la norme des résidus est proposée afin de détecter le mode actif en présence de ces perturbations. Une méthode de placement de pôle classique ainsi qu’une technique utilisant des fonctions de Lyapunov multiples sont étudiées. Des observateurs à entrée inconnue (UIO : Unknown Input Observers) sont conçus pour générer des résidus sensibles aux défauts et robustes aux perturbations afin de répondre au Problème Fondamental de Génération des Résidus (PFGR). Une analyse de la robustesse/sensibilité sous une formulation LMI est présentée. Afin de garantir la détection des changements de modes et donc des défauts de type « discrets », une condition nécessaire de discernabilité entre modes est proposée. Une méthodologie de surveillance utilisant des graphes de comportements normaux et défaillants est enfin proposée afin de minimiser le nombre de résidus calculés à chaque instant. Les résultats théoriques et méthodologiques de cette thèse sont illustrés sur des exemples académiques en simulation. / This thesis focuses on Fault Detection and Isolation (FDI) of Hybrid Dynamical Systems (HDS) using fault indicator signals, known as residuals. A method based on hybrid observers is proposed. It uses two observation modules: a module whose aim is to identify the active mode, allowing the detection of discrete faults (faults making the system switch to a new – abnormal - operation mode) and the other module performing the continuous state estimation, allowing the sensors and actuators FDI. In the real case, the system operates in a noisy environment. An evaluation method based on the norm of the residuals (estimation errors) is proposed to detect the active mode in the presence of these disturbances. The observer design is done through a classical pole placement method and a technique using multiple Lyapunov functions to ensure the exponential convergence of the estimation of SDH in the no fault situation. Unknown Input Observers (UIO) are also designed to generate residuals which are sensitive to faults and robust to disturbances, as requested in the Fundamental Problem of Residual Generation (FPRG). The robustness / sensitivity of the residuals is studied through an LMI formulation. To ensure the detection of mode switching and therefore detect the “discrete-type” faults, a necessary condition of mode discernability (distinguishability between modes) is proposed. A FDI methodology using normal and faulty behavioral graphs is finally described whose objective is to minimize the number of residuals to be on-line calculated at each time-instant. The theoretical and methodological results of this thesis are illustrated on academic simulation examples.

La robustesse est un attribut spécifique de la fiabilité qui caractérise la réaction d'un système aux fautes externes. Par conséquent, le test de robustesse consiste à tester un système en présence de fautes ou dans des conditions environnementales stressantes afin d'étudier son comportement lorsqu'il évolue dans un environnement hostile. Le test de robustesse peut être soit empirique ou formel. Les méthodes d'injection de fautes sont très communément utilisées pour évaluer le degré de robustesse d'un système. Cependant, elles ne se basent sur aucun oracle de test pour valider leurs résultats. D'autre part, les méthodes formelles de test de robustesse formalisent et la génération de fautes et le processus d'analyse. Elles présentent cependant quelques limitations par rapport aux types de fautes considérées qui dépendent fortement du modèle fonctionnel du système testé. Le travail que nous présentons dans cette thèse, consiste en un ensemble de propositions qui ont pour objectif de répondre aux défis auxquels font face les approches de test de robustesse existantes. D'abord, nous proposons une approche formelle pour la spécification et la vérification du processus d'injection de fautes. Cette approche consiste à formaliser les fautes injectées par un ensemble de triplet de Hoare et ensuite d'utiliser cette spécification pour vérifier la bonne exécution des campagnes d'injections. Notre seconde contribution concerne la spécification et la vérification des propriétés de robustesse. Nous proposons de formaliser les propriétés de robustesse en utilisant une extension de la logique temporelle linéaire qui permet la spécification de contraintes temps réel (XCTL) et nous proposons un algorithme de test passif qui permet de tester la satisfiabilité de ce type de contraintes sur des traces d'exécution finies. Nous contribuons aussi par une nouvelle approche de test de robustesse. Nous proposons une approche hybride basée sur l'injection de fautes et le test passif. L'injection de fautes est utilisée pour créer des conditions environnementales stressantes, et le test passif permet de vérifier la satisfiabilité des propriétés de robustesse sur les traces d'exécution collectées. Les fautes injectées ainsi que les propriétés de robustesse sont formellement spécifiées. Nous utilisons la logique de Hoare pour la spécification des fautes et la logique XCTL pour la formalisation des propriétés de robustesse. Ce qui nous permet de vérifier à la fois le processus d'injection et les exigences de robustesse en appliquant les approches de test passives proposées dans nos contributions précédentes. Finalement, nous proposons une plateforme de modélisation et de vérification de la robustesse des services Web. Cette plateforme est en réalité une instanciation de notre approche de test de robustesse, adaptée aux services Web. Le choix des services Web est motivé par l'émergence de cette technologie qui tend progressivement à s'imposer comme un standard du paradigme de communication programme-à-programme. Ils fournissent aussi un excellent exemple de systèmes hétérogènes fortement distribués.

Cette thèse est consacrée à l'étude de l’optimisation combinatoire multi-objective sous incertitudes. Plus particulièrement, nous abordons les problèmes multi-objectifs contenant des données floues qui sont exprimées par des nombres triangulaires floues. Pour faire face à ce type de problèmes, notre idée principale est d’étendre les concepts multi-objectifs classiques au contexte flou. Nous proposons, dans un premier temps, une nouvelle approche Pareto entre des objectifs flous (i.e. vecteurs des nombres triangulaires flous). Ensuite, nous étendons des méta-heuristiques basées sur Pareto afin de converger vers des solutions optimales floues. L’approche proposée est illustrée sur un problème bi-objectif de routage de véhicules avec des demandes floues. Dans le deuxième volet de ce travail, nous abordons l’aspect de robustesse dans le contexte multi-objectif flou en proposant une nouvelle méthodologie d’évaluation de robustesse des solutions. Finalement, les résultats expérimentaux sur des benchmarks flous du problème de routage de véhicules prouvent l’efficacité et la fiabilité de notre approche. / This thesis is devoted to the study of multi-objective combinatorial optimization under uncertainty. In particular, we address multi-objective problems with fuzzy data, in which fuzziness is expressed by fuzzy triangular numbers. To handle such problems, our main idea is to extend the classical multi-objective concepts to fuzzy context. To handle such problems, we proposed a new Pareto approach between fuzzy-valued objectives (i.e. vectors of triangular fuzzy numbers). Then, an extension of Pareto-based metaheuristics is suggested as resolution methods. The proposed approach is thereafter illustrated on a bi-objective vehicle routing problem with fuzzy demands. At the second stage, we address robustness aspect in the multi-objective fuzzy context by proposing a new methodology of robustness evaluation of solutions. Finally, the experimental results on fuzzy benchmarks of vehicle routing problem prove the effectiveness and reliability of our approach.

Le cadre de cette étude se focalise sur le développement de protections contre les décharges électrostatiques (ESD) externes aux composants électroniques à protéger. Pour des raisons applicatives, ou l'encombrement devient une préoccupation majeure, ces protections ESD doivent répondre à des contraintes de taille toujours plus difficiles à satisfaire tout en gardant les mêmes performances en robustesse. Ce travail présente un nouveau concept de structure de protection ESD bidirectionnel basé sur une technologie industrielle originellement dédié à la réalisation de capacités à haute densité d'intégration. Le procédé technologique possède une étape de fabrication de tranchées profonde qui est mise à profit dans cette étude pour la réalisation de diodes tridimensionnelles. L'optimisation de la configuration de ces structure a été menée par une étude théorique à l'aide des outils de simulation TCAD afin de mieux appréhender le fonctionnement physique et d'apporter des règles de conception. De nombreux résultats expérimentaux sont présentés et des comparaisons seront également menées afin de quantifier l'apport de cette nouvelle technologie. La meilleure configuration permet de garantir une réduction de 25% de la taille des structures tout en garantissant un niveau de robustesse élevé. / As part of this study focuses on the development of external protection against electrostatic discharge (ESD) to the electronic components to protect. For many applicative reasons where taken area becomes a major concern, the ESD protection must meet size constraints increasingly difficult to satisfy while keeping the same performance in robustness. This work presents a new concept of bi-directional ESD protection structure based on industrial technology originally dedicated to achieving high-density integration capabilities. The technological process has a deep trench production step which is used in this study for the realization of three-dimensional diodes. Optimizing configuration of the structure was conducted by a theoretical study using TCAD simulation tools to better understand the physical functioning and provide design rules. Many experimental results are presented and comparisons will also be conducted to quantify the contribution of this new technology. The best configuration ensures a 25% reduction in the size of structures while ensuring a high level of robustness.

Les travaux présentés dans ce manuscrit s’inscrivent dans le cadre du développement de la commande robuste de l’équipe CRONE (Commande Robuste d’Ordre Non Entier). Ils portent plus précisement sur le développement d’une méthodologie de synthèse de la commande CRONE pour les systèmes multivariables avec une application au contrôle des moteurs à combustion interne. Après un chapitre d’introduction sur la commande robuste d’ordre non entier dans le but de garantir une robustesse des performances dynamiques par rapport aux variations des paramètres du modèle du système, une reformulation des conditions de stabilité de la méthodologie CRONE des systèmes multivariables (MIMO) carrées existante est proposée. Un ensemble de théorèmes est aussi proposé afin de pouvoir étendre la commande CRONE des systèmes MIMO carrés au cas plus général des systèmes multivariables ayant des retards purs et un comportement oscillatoire avec des pôles et des zéros qui ne sont pas nécessairement situés dans le domaine de stabilité. Le chapitre 3 de ce manuscrit est consacré d’une part à la commande des systèmes MIMO non-carrés (nombre d’entrées différent de celui des sorties), instables et à non-minimum de phase et d’autre part a la simplification des différentes méthodologies de commande proposées dans ce manuscrit. Cette simplification est basée sur une analyse des effets de couplage du système et sur l’hypotheses que dans certain cas des éléments de la matrice de transfert du système peuvent être considérés comme des incertitudes lors de l’optimisation de la boucle ouverte nominale non entiere. Outre un ensemble de cas académique pris dans la littérature, la validation de ces travaux est réalisée à travers la commande du système d'air de deux moteurs à combustion interne : un moteur à essence avec une loi de commande CRONE MIMO carrée ; un moteur diesel avec une loi de commande CRONE MIMO non carrée. Le but fixé par l'industriel à l'origine de ces applications est d’optimiser le compromis performances-pollution-consommation de ces moteurs tout en minimisant les efforts liés à la conception de ces nouvelles lois de commande. / The works presented in this thesis are led within the framework of robust control developments of the CRONE team (Robust Control of fractional order). They are carried more precisely on the development of a synthesis methodology of the CRONE control for multivariable systems with an application of controlling internal combustion engine. After an introductive chapter on the robust control of fractional order with a view to garanty dynamic performance robustness compared with parameter uncertainties of the system model, another stability condition formulation of the CRONE methodology for multivariable square systems is put forward. A set of theorems is also offered in order to extend the square MIMO system CRONE control to the most general case of multivariable systems having delays and oscillatory behaviours with zeros and poles that are not necessarily on the stability domain. Chapter 3 is devoted on one hand to the control of non square (number of entries differents from the output number), instable and non minimal phase MIMO systems and on the other hand on the simplification of different control methodologies detailed in this thesis. This simplification is based on the analysis of system coupling effects and under the assumptions that in some cases, elements of the system transfer matrix can be considered as uncertainties when optimizing the fractional nominal open loop. Beyond a set of academic cases out of the literature, the validation of these works is achieved through the control of the air intake of two internal combustion engines : a gasoline engine with a square CRONE MIMO control ; a diesel engine with a non square CRONE MIMO control. The aim specified by the industrial is to optimize the compromise between performances-pollution-consumption of these engines.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.